工矿自动化

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蒋春悦, 田慕琴, 宋建成, 许春雨, 杨世华, 柴文, 杨栋, 董光拽

2014, 40(9): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.001

<摘要>(53) <PDF>(9)

摘要:
针对目前大多数煤矿仍采用手动方式操控液压支架控制器而导致作业效率低、操作安全性差等问题，介绍了一种自动化工作面液压支架控制器的硬件设计方案，重点阐述了该控制器集控功能及自诊断功能的实现方案。该控制器采用双控制核心结构及双RS485总线通信模式，可对液压支架顶板压力、推溜位移、采煤机位置等信息进行实时监测、处理及上传；可根据端头控制器发来的工艺指令自动跟踪采煤机，完成自动拉架、自动推溜等自动化采煤作业流程；采用I2C总线通信方式实现了自诊断功能，可实时监测并修正液压支架的故障动作信号。地面工业性试验及故障模拟实验验证了该控制器设计方案的正确性。

非等间隔灰色模型在矿区沉陷预测中的应用

刘玮璞, 谭志祥, 邓喀中

2014, 40(9): 6-10. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.002

<摘要>(49) <PDF>(4)

摘要:
针对目前采用灰色模型预测矿区沉陷时只针对1个点，缺乏工作面整体下沉预测及其精度研究的问题，以工作面走向线和倾向线地表观测站的下沉量为研究对象，以相邻监测时间间隔为权建立非等间隔灰色模型，预测下一时刻观测站的下沉量，进而得出下一时刻走向线和倾向线下沉曲线；采用概率积分法求参的方法验证工作面整体沉陷预测精度，采用预测值与实际值求参时所得结果相差不大，验证了采用非等间隔灰色模型预测矿区整体沉陷的可行性。

基于网络的矿山三维巷道建模方法研究

荆永滨, 熊书敏, 刘晓明

2014, 40(9): 10-14. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.003

<摘要>(53) <PDF>(8)

摘要:
针对现有巷道三维模型的构建多是基于单机的建模方法，存在网络环境下模型共享困难的问题，研究了一种基于网络三维图形技术的巷道建模实现方法。该方法通过巷道底板中线等特征线和断面参数，经过三维坐标转换得到断面三维线，采用分段建模算法快速建立三角形条带巷道三维模型；采用在网页中嵌入HOOPS 3D 流控件和三维模型的HSF流文件实现巷道三维模型的网络发布，并借助网络三维图形技术实现了通过浏览器对大规模巷道三维模型的访问和交互。

WIA-PA无线通信一致性测试平台研究

史宝库, 张翔辉

2014, 40(9): 15-18. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.004

<摘要>(76) <PDF>(4)

摘要:
分析了WIA-PA通信协议及其一致性测试，根据WIA-PA通信协议设计了WIA-PA无线通信一致性测试平台，并通过一个测试用例详细阐述了正向测试和反向测试的过程。实际测试结果表明，该测试平台能检测出设备是否符合WIA-PA标准协议，为WIA-PA设备在实际工业现场中的应用提供了可靠的保证。

煤矿生产系统集成的层次结构及其标准化问题研究

潘涛

2014, 40(9): 19-23. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.005

<摘要>(78) <PDF>(15)

摘要:
从数字化、信息化、自动化、智能化和标准化等角度综述了新技术对煤矿生产系统的促进作用，分析了煤矿生产系统集成的体系结构，划分了系统的层次，描述了各层次解决的主要问题和服务内容，初步确立了系统集成的框架，特别指出了集成框架的软硬件基础设施对应用系统的支撑作用；探讨了行业信息标准化问题，并指出标准化是解决数据互访和系统集成问题的根本途径。

残煤复采大采高液压支架阻力对煤壁片帮影响分析

王元杰, 田晓

2014, 40(9): 24-27. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.006

<摘要>(123) <PDF>(5)

摘要:
以圣华煤矿复采工作面为工程背景，阐述了残煤复采工作面煤壁片帮机理，通过理论计算和运用计算机数值模拟方法分析了不同支架阻力下煤壁片帮情况，并比较了支架阻力在残煤和实体煤条件下对煤壁片帮的影响，得出了如下结论：① 煤壁片帮的程度随着支架工作阻力的增大而减小，且煤壁片帮最大深度与支护强度基本呈线性关系；在同等工作阻力条件下，残煤的煤壁片帮程度要远大于实体煤的煤壁片帮程度；② 在实体煤条件下，当工作阻力达到8 000 kN时，煤壁片帮情况已经不严重，而在残煤条件下，工作阻力要达到9 000 kN才能够控制顶板的下沉和煤壁的破坏深度。最后确定圣华煤矿复采工作面支架阻力为9 000 kN。

某矿区防雷改造措施分析

董新胜, 张东, 陶凤源, 王世荣, 宫瑞邦

2014, 40(9): 28-31. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.007

<摘要>(82) <PDF>(5)

摘要:
针对某矿区220 kV线路根据雷电分布图采取的差异性防雷措施效果不理想的问题，分析了风速对线路绕击性能的影响；并结合风速风向和雷电分布图，对该矿区采取以下防雷改造措施：在与风向垂直的线路区的背风侧安装线路避雷器防绕击；对属于危险区域且线路与季风垂直的区域，采用防低接地电阻和安装线路避雷器防反击和绕击；对属于危险区域但受季风影响不是很大的区域，降低杆塔接地电阻防反击。实际运行效果表明，采取防雷改造措施后该矿区线路取得了较好的防雷效果。

变电站直流系统的容性无功优化设计及评价

黄元生, 代鑫波, 崔勇

2014, 40(9): 32-35. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.008

<摘要>(39) <PDF>(2)

摘要:
针对变电站经常由于直流系统接地而导致保护装置误动作的问题，提出了直流系统容性无功的概念，并采用容性无功的优化设计方法设计了一种集中独立式直流系统供电优化方案。该方案降低了直流线路的对地容性，在满足供电可靠性的基础上，通过优化线路走径达到减少无功功率的目的，减少了保护装置的误动作问题，提升了直流系统的运行效率。最后对该方案的无功优化效果进行了评价，验证了其安全可靠性及经济性。

矩形隧道中UHF频段电磁波场强的分布规律

程婷婷, 王小松, 霍羽

2014, 40(9): 36-38. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.009

<摘要>(82) <PDF>(2)

摘要:
利用几何光学模型，结合试验数据，探讨了矩形巷道中UHF电磁波场强的分布规律，得出了如下结论：发射天线在隧道截面的位置对隧道中电磁波的场强分布有很大影响，当发射天线的位置处于隧道截面的中心时，快衰落收敛最快，接收到的电磁波场强最大；电磁波的场强在隧道截面上近似于余弦分布，当发射天线的位置靠近隧道壁时，电磁波场强在隧道截面的分布相对均匀。该结论可用来预测隧道环境中电磁波的有效覆盖距离，对隧道微蜂窝个人移动通信网的设计和检测也很有用。

井下OFDM信道估计算法研究

孙翠珍, 毛昕蓉, 马延军

2014, 40(9): 39-43. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.010

<摘要>(37) <PDF>(5)

摘要:
针对煤矿井下信道情况复杂，多径效应会带来噪声增加和误码率上升等问题，建立了煤矿井下正交频分复用系统模型，研究了井下正交频分复用信道最小平方、最小均方误差估计算法；在矩形导频分配方案的基础上，提出了在时域利用曲线拟合方法实现数据符号处信道系数的估计算法。该算法与插值算法相比，对导频符号处信道系数的准确性要求不高，只要求所构造的函数尽可能接近真实值。仿真结果表明，提出的拟合估计算法和最小均方误差估计算法相比，在估计性能没有太大变化的前提下，大大降低了实现复杂度。仿真结果和理论分析基本一致。

基于C8051F040单片机的软启动器设计

齐智文, 曲兵妮, 袁观娜, 李祁琪, 于亚运

2014, 40(9): 44-48. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.011

<摘要>(34) <PDF>(9)

摘要:
针对煤矿井下刮板输送机和粉碎机因启动电流大而损害电动机、影响其他设备正常运行的问题，采用C8051F040单片机控制晶闸管通断的方案设计了一种软启动器，介绍了该软启动器的总体结构，软硬件设计方案，以及电压斜坡启动、限流启动、电压突跳+电压斜坡启动、电压突跳+限流启动4种启动方式；对该软启动器的硬件电路进行测试，测试波形正确，验证了电路设计的合理性；以限流启动方式对该软启动器进行测试，结果表明该软启动器能够有效降低三相异步电动机的启动电流。

基于OpenCV的输送带跑偏自动检测算法研究

徐欢, 李振璧, 姜媛媛, 黄剑波, 黄丹

2014, 40(9): 48-52. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.012

<摘要>(75) <PDF>(13)

摘要:
为提高输送带跑偏检测方法的实时性和精度, 结合OpenCV函数库的优点, 提出了一种输送带跑偏自动检测算法。该算法利用CCD摄像机实时采集输送带视频流图像, 并对图像进行预处理, 然后使用改进的Canny边缘检测算法检测图像边缘, 最后利用Hough直线变换提取输送带跑偏特征, 通过输送带图像的几何特征来判断其是否跑偏，如跑偏则报警。实验结果表明, 该算法简单有效, 运算速度快，实现了输送带跑偏的自动检测。

基于零序电流差动量的矿井低压电网选择性漏电保护新方案

王彦文, 卢丹

2014, 40(9): 53-57. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.013

<摘要>(34) <PDF>(4)

摘要:
针对现有矿井低压电网选择性漏电保护装置存在可靠性及灵敏度低的问题，提出一种基于零序电流差动量的选择性漏电保护新方案。该方案通过对矿井低压电网发生单相漏电故障时各支路不同采集点的零序电流值做差，根据差动量的幅值及相位在故障支路与非故障支路中的差异性实现漏电保护的横向选择及区段定位。Matlab/Simulink仿真实验及快速傅里叶变换结果表明，该方案不受电网负载容量、三相电源电压初始相位角的影响，在故障选线及区段定位方面具有较高的可靠性及灵敏度。

冻结站中盐水流量和温度的模糊解耦控制

李松高, 郑晓亮

2014, 40(9): 57-60. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.014

<摘要>(28) <PDF>(2)

摘要:
针对现有冻结站盐水流量和温度控制方法存在控制精度低的问题，提出了一种盐水流量和温度的模糊解耦控制方法。首先根据盐水流量和温度控制精度的不同，采用模糊控制法对流量和温度进行模糊控制；然后分析和研究盐水流量和温度间的耦合关系，采用解耦控制法对模糊控制输出的流量和温度进行解耦控制。仿真结果表明，该控制方法无需对盐水流量和温度建立精确数学模型，可实现盐水流量和温度的解耦控制，控制精度高。

多电平逆变器特定谐波消除控制技术研究

叶满园, 李宋, 黎冰

2014, 40(9): 61-65. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.015

<摘要>(30) <PDF>(4)

摘要:
为了深入分析多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制技术的非线性求解法，建立了多种迭代算法求解模型，研究了模型求解特点，对传统数值算法在特定谐波消除求解时所体现的不足进行了分析和改进。以七电平逆变器为例，给出了各算法在不同调制波段下的求解情况，对各算法中一些参量的设置及消谐效果进行了比较。仿真结果证明了各算法求解结果的正确性。

无线接入点间快速切换算法研究

韩啸宇, 黄廷磊, 林科

2014, 40(9): 66-70. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.016

<摘要>(29) <PDF>(2)

摘要:
针对传统的井下有线调度系统不能满足移动性要求的问题，提出了一种应用于智能煤矿机车调度管理系统的无线接入点间快速切换算法。该算法对无线接入点的覆盖区域进行划分，并使用主、从接口分别进行通信与连接，有效减少了终端在不同无线接入点间切换的时延。实验结果表明，该算法可以有效减少切换延时，且在信号不稳定时也有良好表现。

双变量交交变频双馈电动机功率因数控制研究

高曼曼, 杜庆楠

2014, 40(9): 70-74. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.017

<摘要>(34) <PDF>(3)

摘要:
分析了双馈电动机的数学模型，推导出电动机定子侧电流与转子侧电流的关系；采用双变量交交变频器为双馈电动机提供变频励磁电源，并通过控制变频器输出电压的幅值、频率来控制转子侧电流；通过实验研究转子侧电流对双馈电动机定子侧功率因数的影响，得出可以通过控制转子侧电流来调节电动机功率因数的结论。

基于比例复数积分控制器的模块化多电平换流器环流抑制策略

宋平岗, 江浪, 李云丰, 段程亭

2014, 40(9): 74-78. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.018

<摘要>(39) <PDF>(2)

摘要:
根据模块化多电平换流器相间环流二倍频负序性质，提出了一种基于比例复数积分控制器的模块化多电平换流器环流抑制策略，通过将比例复数积分控制器的谐振频率设置为二倍频负序电网电压频率实现相间环流抑制。该策略中比例复数积分控制器不存在系统参数，无需旋转坐标变换以及电流前馈解耦控制，避免了因系统参数变化而导致控制效果不佳的问题。Matlab/Simulink仿真实验验证了该环流抑制策略的正确性和有效性。

感应电动机效率优化的自抗扰控制研究

苗敬利, 余香

2014, 40(9): 79-83. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.019

<摘要>(45) <PDF>(3)

摘要:
针对现有电动机效率优化控制方法存在控制算法复杂的问题，提出了一种基于改进自抗扰控制器的动态解耦控制策略。自抗扰控制器省去了微分跟踪器，采用线性的扩张状态观测器和线性状态误差反馈控制律，使控制算法得以简化。仿真和实验结果表明，该控制策略在保证电动机轻载运行时效率优化的同时，具有较强的抗干扰能力和鲁棒性，提高了效率优化过程中电动机转速的动态响应速度。

原煤脱硫模型仿真与实验研究

许允之, 刘延年, 陈瑞成, 程昭竣, 王雪松, 邓先明

2014, 40(9): 84-89. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.020

<摘要>(42) <PDF>(2)

摘要:
搭建了介质阻挡放电脱硫模型，在此基础上，通过仿真分析了影响脱硫放电效果的介质种类、介质厚度、气隙间距、电源电压、电源频率等因素，确定了各因素的最佳配合方案。对介质阻挡放电原煤脱硫实验数据进行了处理分析，发现实验结果与仿真结果基本一致。通过对比分析放电电流频谱图和Lissajous波形，做出进一步推论：加煤能提高放电功率，介质阻挡放电对原煤的脱硫效果体现在低次谐波上。

一种中点电位平衡控制和共模电压抑制策略

王克智, 赵文瀚, 王韬, 杨刚, 程国栋, 耿乙文

2014, 40(9): 90-93. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.021

<摘要>(60) <PDF>(7)

摘要:
针对变频器通过长电缆对电动机供电过程中同时存在共模电压、过电压和中点电位不平衡的问题，分析了共模电压与过电压的产生机理，以及中点电位不平衡对共模电压的影响；提出了一种中点电位平衡控制和共模电压抑制策略，即在传统三电平逆变器基础上增加第四桥臂，通过控制第四桥臂的电流来控制中点电位平衡，通过优化主电路的SVPWM调制策略抑制共模电压。Matlab仿真实验验证了该策略的有效性。

永磁同步电动机无传感器二阶滑模观测器仿真研究

邓新中

2014, 40(9): 94-99. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.022

<摘要>(42) <PDF>(3)

摘要:
针对永磁同步电动机无传感器控制采用传统滑模观测器引起的“抖振”现象，提出了一种基于二阶滑模控制方法的滑模观测器，并将其用于估算永磁同步电动机的转子位置和速度；采用Matlab/Simulink软件，分别在理想情况及存在参数摄动情况下，对永磁同步电动机采用传统滑模观测器和二阶滑模观测器控制时的转子位置和速度进行估算，结果表明该二阶滑模观测器在没有低通滤波器的情况下即可得到平滑的电动机速度和位置估算曲线，估算误差较传统滑模观测器小，且具有更高的观测精度和更好的鲁棒性。

一种三电平NPC逆变器IGBT开路判别方法

邱世广, 李梅

2014, 40(9): 99-102. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.023

<摘要>(98) <PDF>(2)

摘要:
针对现有三电平NPC逆变器IGBT开路判别方法计算量大的问题，对各种IGBT开路情形进行了仿真，并分析了母线中点电压偏移的原因，进而提出了一种简单的判别IGBT开路的方法。该方法通过检测母线中点电压与逆变器三相输出电流实现IGBT开路判断，无需附加硬件电路。仿真结果验证了该方法的有效性。

煤矿用超声波式风速风向传感器设计

刘丽丽

2014, 40(9): 103-106. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.024

<摘要>(57) <PDF>(9)

摘要:
为了监测煤矿瓦斯突出事故导致的瓦斯逆流情况，应用超声波时差法原理设计了煤矿用超声波式风速风向传感器。该传感器利用超声波发射、接收的时差与风速、风向的关系，经过运算得到被测风向和风速。测试结果表明，该传感器稳定性强，测量精度高，风速测量范围为0.4～15 m/s，误差不超过0.3 m/s，风向测量范围为0～360°，误差不超过3°。

矿用液压泵变频测试系统设计及应用

荣相

2014, 40(9): 106-110. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.025

<摘要>(27) <PDF>(4)

摘要:
为满足液压泵故障后对备件液压泵或者修复后的液压泵进行性能测试与调试的需求，解决通用的液压泵测试系统自动化水平低、数据记录处理工作量大等问题，提出了一种矿用液压泵变频测试系统，并详细介绍了其液压系统、变频电控系统、信息采集系统和软件系统的设计。该系统可高速采集液压泵压力、流量、转速、转矩信号，能够自动完成液压泵的效率试验、冲击试验、满载试验、超载试验、超速试验。该系统在满载和超载试验时功率回收率达到60%，节能效果明显。

煤矿井下无线通信技术的现状与发展

徐寿泉, 徐宝平, 张阳太, 武钰

2014, 40(9): 111-114. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.026

<摘要>(71) <PDF>(7)

摘要:
分析了小灵通无线通信技术、WiFi无线通信技术、TD-SCDMA无线通信技术、WCDMA无线通信技术以及Femtocell无线通信技术在煤矿的应用现状；针对煤矿井下的环境特点，提出了一种基于Femtocell的矿用WCDMA无线通信系统，详细介绍了系统的关键技术及优势；总结了矿用无线通信技术的发展趋势。

矿用TD-SCDMA无线通信系统在绿水洞煤矿的应用

徐炜, 顾义东, 李静

2014, 40(9): 115-118. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.027

<摘要>(64) <PDF>(4)

摘要:
详细地介绍了矿用TD-SCDMA无线通信系统的方案选型、系统组成及功能特点，阐述了矿用TD-SCDMA无线通信系统在绿水洞煤矿的应用情况。应用结果表明，该系统性能稳定可靠，容量大，通话效果好，基站覆盖范围大，可较好地满足煤矿井下移动通信的需求。

基于矿井3G通信网络的防爆胶轮车监测系统

邓文革

2014, 40(9): 118-120. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.028

<摘要>(29) <PDF>(3)

摘要:
针对某基于RFID技术的防爆胶轮车运输监控系统建设投入高、维护量大等问题，提出了一种基于矿井3G通信网络的防爆胶轮车监测系统，介绍了系统总体架构及通信终端的设计方案。该系统只需为防爆胶轮车配备通信终端，即可借助矿井现有的3G通信网络实时监测防爆胶轮车运行工况。测试结果验证了该系统的可靠性和稳定性。该系统已在某煤矿连续6个月无故障运行。

综放工作面煤矸自动识别系统设计及应用

张良, 牛剑峰, 代刚, 赵文生

2014, 40(9): 121-124. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.029

<摘要>(43) <PDF>(4)

摘要:
提出了一种基于振动信号的综放工作面煤矸自动识别系统，介绍了系统结构及工作原理，重点阐述了煤矸识别设备的软、硬件设计方案及煤矸识别算法。该系统由煤矸识别设备依据煤与矸石跌落到液压支架上时的振动信号不同来辨识煤矸，液压支架电液控制器根据辨识结果控制液压支架动作。该系统在某煤矿进行了煤矸的可辨识性和自动放煤过程的可控性测试，并已应用于部分煤矿，效果较好。

一种自动校准多风表的风洞检测试验装置

黄寿元, 贾安民, 黄俊歆

2014, 40(9): 124-126. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.09.030

<摘要>(44) <PDF>(2)

摘要:
针对传统风表校准方式需多次手动调节风量、操作复杂、人工读数与绘图费时费力且校准精度低等问题，设计了一种自动校准多风表的风洞检测试验装置，介绍了该装置的结构及检测试验原理。试验结果表明，该装置风流稳定，可自动调节风量，操作简单，可1次校准多个风表，校准精度高，并能对校准结果进行记录、存储、处理，适合于低、中、高3档多风表自动校准。

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