工矿自动化

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孙继平, 钱晓红

2016, 42(10): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671—251x.2016.10.001

<摘要>(73) <HTML> (11) <PDF>(9)

摘要:
分析了2004—2015年全国煤矿各类事故起数、死亡人数及其占比。分析了现有煤矿事故应急救援技术和装备存在的问题：事故主要靠人工发现，应急救援响应时间长；无抗灾变应急通信与遇险（难）人员精确定位系统，无法及时了解灾情和遇险（难）人员位置；灾区环境远程侦测范围小、可靠性差，难以满足救灾侦测需求；应急预案针对性、适用性差，应急救援决策主要靠经验；人工破拆和支撑救援装备效率低；不能及时、有效控制灾后风流等。提出了煤矿事故应急救援技术和装备关键科学技术问题：① 煤矿重特大事故识别和波及范围判定方法与技术；② 基于大数据的智能应急预案和应急救援辅助决策技术；③ 矿井抗灾变应急通信技术；④ 遇险（难）人员精确定位技术；⑤ 火灾、瓦斯煤尘爆炸等灾后风流智能控制技术；⑥ 遇险人员逃生引导技术；⑦ 灾变环境侦测飞行机器人技术；⑧ 灾变环境气体遥感技术；⑨ 救援通道快速构建技术等。

掘进机动载荷识别方法

王伟, 闫琳, 晋涛, 吴东洵, 刘星廷, 张世峰, 韩钰, 张颖

2016, 42(10): 6-11. doi: 10.13272/j.issn.1671—251x.2016.10.002

<摘要>(78) <HTML> (9) <PDF>(11)

摘要:
针对掘进机工作时负载多变、动载荷实时识别难度大等问题，提出了一种基于多神经网络与证据理论相融合的掘进机动载荷识别方法。该方法采用RBF神经网络，分别对掘进机振动信号垂直、水平、轴向分量进行初步处理，然后采用D-S证据融合理论，对RBF神经网络处理所得的初步结果进行融合诊断，实现掘进机动载荷的实时识别。实例分析结果表明，该方法对于掘进机动载荷的识别准确率达88%。

煤矿管道泄漏监测系统设计

赵林, 王纪强, 侯墨语

2016, 42(10): 12-15. doi: 10.13272/j.issn.1671—251x.2016.10.003

<摘要>(43) <HTML> (8) <PDF>(7)

摘要:
针对煤矿井下管道运行情况监测采用人工巡查法存在的耗费人力、物力及突发状况下难以发现泄漏点的问题，基于光纤传感技术及负压波信号检测与定位原理设计了一种煤矿管道泄漏监测系统，给出了系统结构，介绍了光纤压力传感器增敏结构、负压波下降沿信号精确获取技术等系统关键技术，并对系统进行了长期运行试验和可靠性试验。试验结果表明，该系统运行稳定、可靠，能有效识别阀门开闭、泵启停等正常工况变化，并能对突发的管道泄漏进行定位，定位误差小于1%。

大功率煤电装备双绕组WFSMs系统容错运行方法

牛兵, 张昊, 郭榕明, 伍小杰

2016, 42(10): 16-21. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.004

<摘要>(96) <HTML> (7) <PDF>(6)

摘要:
为了保证大功率矿山装备故障状态下的安全、可靠运行，提出一种大功率煤电装备双绕组电励磁同步电动机系统容错运行方法。首先，建立两相旋转坐标系下的双绕组WFSMs数学模型，选取气隙磁链为矢量控制主磁场，建立自切换电压、电流模型的混合气隙磁链观测器；在此基础上，基于主、从并联驱动机制完成双WFSMs矢量控制系统设计，并指出故障状态下WFSMs系统模型之间的变化关系，进而引入主动电流修正机制实现双绕组WFSMs容错运行。最后，2.5 MW双绕组WFSMs矿井提升机工业现场测试结果表明，所提方法在保证WFSMs驱动系统动、稳态性能的同时，可实现系统在故障状态下的容错运行。

基于虚拟煤岩界面的采煤机上滚筒路径规划

董刚, 马宏伟, 聂真

2016, 42(10): 22-26. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.005

<摘要>(61) <HTML> (8) <PDF>(7)

摘要:
针对采煤机上滚筒截割过程中在顶板煤岩界面弯曲区域极易截割到顶板岩石的问题，提出了一种基于虚拟煤岩界面的采煤机上滚筒路径规划方法。该方法定义了对上滚筒产生斥力的虚拟煤岩界面和虚拟引力场，模拟了上滚筒跟随煤岩界面落煤的运动过程，通过上滚筒的运动模拟计算出了截割路径离散点，并基于高斯核模型的l2约束最小二乘回归方法，通过训练路径离散点获得了一条光滑的上滚筒截割路径曲线。仿真结果表明，采用该方法规划的路径能够有效避免上滚筒截割到顶板煤岩界面弯曲区域的岩石。

煤岩特性对掘进机截割头载荷的影响分析

李媛媛, 王海艳, 朱青青, 董丽, 钟佩思

2016, 42(10): 26-29. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.006

<摘要>(54) <HTML> (11) <PDF>(8)

摘要:
针对煤岩条件对掘进机截割头载荷的影响问题，提出采用有限元仿真方法对截割头截割过程进行动态仿真分析。以煤岩普氏系数为煤岩特性参数，经仿真得到不同煤岩条件下的截割头动态载荷，通过分析得到了截割头三向力随煤岩普氏系数的变化规律，即截割头载荷随煤岩普氏系数的增加而增大，且当煤岩的普氏系数增大到一定程度时，截割头的牵引阻力将成为截割头的最大载荷，而侧向力一直处于较低的水平。

无轨胶轮车全液压制动系统故障诊断研究

刘志海, 杨凯迪, 张荣华, 李祥千, 李建忠

2016, 42(10): 30-34. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.007

<摘要>(58) <HTML> (14) <PDF>(10)

摘要:
针对无轨胶轮车全液压制动系统长期工作在煤矿井下恶劣的环境中而易于发生故障的问题，提出了基于支持向量机的故障诊断方法。应用支持向量机回归估计算法建立全液压制动系统的故障预测辨识模型，将支持向量机模式分类算法应用于故障分离，并在Matlab环境下分别进行了故障检测与故障分离试验。试验结果表明，将支持向量机方法应用于无轨胶轮车全液压制动系统故障诊断中是完全可行的，可以有效提高故障检测效率和诊断准确率。

基于最优小波基选取的掘进机振动信号去噪方法

李东钰, 田慕琴, 宋建成, 鲍文亮, 马昭

2016, 42(10): 35-39. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.008

<摘要>(74) <HTML> (10) <PDF>(9)

摘要:
为了提高掘进机振动信号小波包去噪的效果，最大限度避免噪声对信号特征提取的影响，提出了基于最优小波基选取的掘进机振动信号去噪方法。该方法以信号频谱为分析依据，首先确定了小波包分解的最优分解层数，再选择最优小波基函数，实现了对掘进机振动信号的实时处理，去噪效果达到了最佳。现场试验结果也验证了该方法的有效性。

适用于矿山电网的单相接地故障选线新方法

王清亮, 赵东强, 邵磊, 李忠

2016, 42(10): 40-44. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.009

<摘要>(108) <HTML> (5) <PDF>(8)

摘要:
针对现有矿山电网故障选线方法信号检测灵敏度低、受中性点运行方式及接地点电弧的影响大等问题，分析了单相接地故障的序电流及谐波电流特性，根据基波负序电流主要经接地线路首端流向系统、非接地线路首端无基波负序电流流过等结论，提出了一种以基波负序电流为主判据、谐波总电流为辅助判据的单相接地故障选线新方法，并对该方法进行了可靠性分析及仿真计算。仿真结果表明，与传统故障选线方法相比，该方法受中性点运行方式、故障类型等因素的影响小，具有更好的可靠性和自适应性。

矿用本安型无线透地通信系统设计

田西方, 李云波, 肖勇, 韩超超

2016, 42(10): 44-47. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.010

<摘要>(49) <HTML> (10) <PDF>(5)

摘要:
介绍了矿用本安型无线透地通信系统的组成结构和关键技术，分析了系统的工作原理。该系统采用低频电磁波辐射技术、数字通信技术和本安电源技术，具有体积较小、重量较轻、使用方便的特点。样机实验结果表明，该系统实现了50 m的双向透地通信，通信速率约为150 bit/s，误码率不大于0.2%，具有一定的实用价值。

基于热管技术的矿井透地通信主机散热结构设计

王侃

2016, 42(10): 48-51. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.011

<摘要>(37) <HTML> (7) <PDF>(7)

摘要:
为解决透地通信系统主机散热问题，基于热管技术设计了矿井透地通信主机散热结构，采用数值计算方法研究了热管散热结构传递热阻，结果表明，该散热结构能满足主机散热性能要求；采用数值仿真得到了热管散热结构的温度场云图，结果与数值计算十分吻合。样机温度监测试验验证了设计的正确性。

巷道拐弯角度变化情况下瓦斯爆炸火焰传播规律模拟实验研究

张伟光, 任晓东, 蔡昌宣

2016, 42(10): 52-56. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.012

<摘要>(44) <HTML> (9) <PDF>(4)

摘要:
为了研究煤矿井下发生瓦斯爆炸事故后，火焰在巷道中的传播规律，设计了瓦斯爆炸实验系统，采用不同拐弯角度的管道来模拟井下巷道变化，通过实验方法分析了管道内瓦斯爆炸火焰传播速度与管道拐弯角度和瓦斯填充长度的关系。实验结果表明，瓦斯填充长度越大，火焰传播速度越大；火焰传播速度在管道水平段中呈稳步增大趋势，在拐弯点处迅速减小，经过拐弯点后又迅速增大；在瓦斯填充长度一定的情况下，管道拐弯角度越大，火焰传播速度越快；随着管道拐弯角度的增加，火焰传播速度突变系数呈先减小、后增大的趋势，改变瓦斯填充长度对突变系数影响不大。

配电网故障隔离装置设计

荆栋, 张秀华, 孙红亮

2016, 42(10): 56-60. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.013

<摘要>(30) <HTML> (7) <PDF>(3)

摘要:
针对传统漏电保护装置在配电网故障情况下可能存在拒动或延时动作的缺点,设计了一种配电网故障隔离装置。该装置采用电感和可调电容并联的方式设计阻抗器，故障情况下利用阻抗器附加绕组产生的耦合电压驱动控制系统，迅速准确投切可调电容，实现对隔离参数的在线调节。仿真及试验研究结果表明,在配电网单相故障情况下，该隔离装置可准确提供高阻抗，有效隔离故障点，保证配电网安全可靠运行。

K均值改进留一校验法在煤炭近红外光谱异常样本剔除中的应用研究

王敏

2016, 42(10): 60-64. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.014

<摘要>(51) <HTML> (8) <PDF>(3)

摘要:
针对现有留一校验法存在剔除异常样本耗时长、误判的缺陷，提出一种K均值改进留一校验法，并将其用于煤质分析中异常样本的检测与剔除。该方法首先利用K均值聚类法对样本进行聚类，得到可疑样本；然后将可疑样本作为验证集，通过留一校验法进行二次判别，剔除异常样本。实验结果表明，K均值改进留一校验法能快速、准确剔除异常样本，提高了模型的预测精度。

矿用本质安全超声测距电路系统设计

孔维正, 靳宝全, 王宇, 王东, 张红娟, 高妍

2016, 42(10): 65-69. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.015

<摘要>(29) <HTML> (5) <PDF>(6)

摘要:
详细介绍了矿用本质安全超声测距电路系统中的驱动电路和回波处理电路的组成和工作机理，通过分析输出电压波形，计算了测距电路系统各储能元件的最大储能。实验结果表明,该测距电路系统中各储能元件的最大储能均小于最小点燃能量，达到了国家有关标准规定的本质安全型要求。

一种三电平NPC逆变器四桥臂故障容错拓扑

邱世广, 李思光

2016, 42(10): 70-73. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.016

<摘要>(45) <HTML> (5) <PDF>(4)

摘要:
针对逆变器的器件故障较难准确定位的问题，提出一种三电平NPC逆变器四桥臂故障容错拓扑。利用该拓扑改变时使用的开关器件可对逆变器器件短路或开路故障进行准确定位，从而为逆变器的容错控制提供依据。该拓扑可实现半桥臂替换，最多可对逆变器3个桥臂同时进行容错控制。

受载混凝土内部应变及声发射特征研究

汪皓, 王笑然, 刘晓斐, 李学龙, 湛堂啟

2016, 42(10): 74-78. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.017

<摘要>(50) <HTML> (10) <PDF>(5)

摘要:
为了研究混凝土试样破裂失稳过程中内部裂隙演化规律，对预埋应变砖的混凝土试样进行单轴压缩实验，研究了混凝土试样内部应变随时间的变化规律，测试并分析了试样受载破裂演化过程中的声发射信号特征，得出结论：在压密阶段，混凝土不同方向的应变量均较小，声发射计数较低；在裂隙稳定扩展阶段，试样内部应变稳定增加，不同方向的局部应变量有明显不同，声发射信号也呈现稳定增长趋势;当混凝土出现局部快速破裂时，会出现应变的突增及声发射信号激增；在临界失稳前，局部变形量快速增加，声发射信号也急剧增加;试样破裂时，各个方向的局部应变量及声发射脉冲数均达到峰值。

基于可见光传输的多路数字音频通信系统

吴燕, 卑璐璐, 张申, 李轶, 孙文达

2016, 42(10): 79-81. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.018

<摘要>(37) <HTML> (9) <PDF>(4)

摘要:
针对现有点对点数字通信系统传输距离近、成本高等问题，采用白光LED设计并实现了基于可见光传输的多路数字音频通信系统。该系统结合音频编解码芯片TP3067实现多路音频信号的复用传输，采用FPGA作为主控制器控制编码信号的时隙。实验结果表明，该系统可实现最高2.048 Mbit/s的传输速率，最多可传输32路音频信号，且传输稳定。

回采工作面瓦斯安全形势动态判别方法

刘亚兵

2016, 42(10): 82-85. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.019

<摘要>(36) <HTML> (10) <PDF>(3)

摘要:
从瓦斯抽采和井下通风这2种主要的瓦斯排放形式入手，结合邻近层瓦斯涌出、巷道煤壁瓦斯涌出和落煤等导致的涌出这3种主要的回采工作面瓦斯来源，提出了6种多元化的工作面瓦斯安全形势判别指标及基于BP神经网络的回采工作面瓦斯安全形势动态判别方法。Matlab验证结果表明，该方法判别工作面瓦斯安全形势的相对变化时会按照各指标寻求最优化排序，在给定判定指标的基础上，对瓦斯安全形势的相对变化判定准确，但绝对判定结果需要结合各分指标值来具体判断。

矿山高压三电平ANPC变频器预测控制研究

於静, 莫修权, 徐楠

2016, 42(10): 85-90. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.020

<摘要>(39) <HTML> (14) <PDF>(6)

摘要:
提出了一种基于模型预测控制的矿山高压三电平ANPC变频器预测控制方案。该方案采用电流预测控制实现三电平有源中点钳位型高动态性能及单位功率因数控制，根据开关器件损耗选取与电压矢量唯一对应的开关状态。针对控制过程计算量大的问题，提出对系统进行延时补偿控制。仿真和实验结果表明，采用所提控制方案的三电平有源中点钳位型整流器动态响应快，具有良好的静、动态特性。

单极性偏差控制算法在矿井提升机机械制动系统中的应用

邓世建, 宁挺, 刘杰, 龚卫东, 裴继承

2016, 42(10): 91-94. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.10.021

<摘要>(30) <HTML> (9) <PDF>(3)

摘要:
提出一种单极性偏差控制算法，并将其应用到矿井提升机机械制动系统中。该算法可将一个反馈控制系统从无差变为有差，利于提高系统的稳定性，简化系统设计；可在不改变系统结构的基础上，提高系统动态性能。在矿井提升机机械制动系统中，通过改变给定形式即可实现该算法，具有简单、实用等优点。

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2016年第42卷第10期

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