工矿自动化

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AQ 1029—2007《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》修订意见

孙继平

2016, 42(3): 1-6. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.001

<摘要>(74) <HTML> (6) <PDF>(8)

摘要:
为进一步发挥煤矿安全监控系统在瓦斯等灾害防治中的作用，需对AQ 1029—2007《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》进行修订，拟修订的主要内容包括：增加风向传感器和粉尘传感器；矿长等下井应携带具有无线传输功能的便携式无线甲烷检测报警仪或数字式无线甲烷检测报警矿灯；传感器防护等级应不低于IP65；煤与瓦斯突出矿井应采用全量程或高低浓甲烷传感器；煤矿安全监控系统应联网，向上级上传实时监控数据；系统可以采用电缆或光缆传输；系统主干线缆应当分设2条，从不同的井筒或者1个井筒保持一定间距的不同位置进入井下；安全监控系统不得与图像监视系统共用同一芯光纤；安全监控设备应定期调校、测试，每月至少1次；载体催化甲烷传感器、便携式无线甲烷检测报警仪和无线甲烷检测报警矿灯等调校周期由10 d提高到15 d，传感器在设置地点调校；甲烷电闭锁和风电闭锁功能每15 d至少测试1次，可能造成局部通风机停电的每半年测试1次；系统主机应双机热备用，备用主机应在40 s内自动投入工作；接到报警、断电、馈电异常信息后，调度值班人员指挥断电撤人等。

基于移动互联的煤矿通风机远程监控技术

马小平, 吴新忠, 任子晖

2016, 42(3): 7-12. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.002

<摘要>(61) <HTML> (9) <PDF>(7)

摘要:
针对目前煤矿通风机采用冷备用方式及供电系统采用单母线分段运行方式存在安全隐患的问题，介绍了在通风机不停风倒机控制、风门设计、通风机供电安全、通风机监控系统冗余、通风机故障诊断等方面所做的研究，研究成果的应用提高了煤矿通风机的安全运行水平和自动化程度；针对通风机房位置偏远、容易陷入信息孤岛的问题，采用移动互联相关技术，构建了基于移动互联的煤矿通风机远程监控系统，着重介绍了该系统移动客户端的功能设计及基于Socket通信的客户端和服务器端程序设计。该煤矿通风机远程监控系统采用GPRS-DTU模块从PLC采集数据，通过GPRS网络将监控数据上传至基于PC的数据服务中心，并通过数据服务中心与移动客户端的Socket通信，实现随时随地的通风机远程监控功能。

基于PLC的块煤转载防破碎系统设计

龚德明, 刘同冈, 徐昌盛, 赵志强

2016, 42(3): 12-15.

<摘要>(39) <HTML> (13) <PDF>(9)

摘要:
针对选煤厂块煤运输过程中因转载点落差大而导致块煤易破碎的问题，提出了一种基于PLC的块煤转载防破碎系统，重点介绍了该系统的工作原理及其PLC控制系统设计方案。该系统采用超声波料位计检测煤位信号，并由PLC根据煤位信号控制变频器调节电动拨轮的转速，使块煤缓慢输出，从而达到减小块煤破碎量的效果。

微纳甲烷传感技术的研究

丁恩杰, 马洪宇

2016, 42(3): 16-20. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.004

<摘要>(69) <HTML> (7) <PDF>(11)

摘要:
针对矿山物联网发展对甲烷传感器低功耗、微型化、低成本的设计要求，对一种基于微纳米技术的载体催化燃烧式甲烷传感器展开研究，着重介绍了该种甲烷传感器的微加热器及低维甲烷传感方面的研究现状及相应成果，并介绍了一种新型金属-绝缘体-金属结构的金属氧化物半导体甲烷传感器。该种甲烷传感器具有功耗低、体积小等特点，符合矿山物联网的发展需求。

进气流量对防爆柴油机动力及排放性能的影响

张钰栋, 张翠平, 张瑞亮, 孙秀全, 李强强, 孙丹丹

2016, 42(3): 21-24. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.005

<摘要>(48) <HTML> (17) <PDF>(6)

摘要:
为了改善井下工人工作环境，减少井下柴油机NOx, CO, HC等污染物的排放，根据防爆柴油机的工作环境及排放法规要求，针对某型防爆柴油机不同进气流量下的动力性和排放性进行了试验研究，确定了适当的防爆柴油机进气流量。试验结果表明，减小进气流量使防爆柴油机动力性有一定降低，也使得排放中的烟度略有增加，但却一定程度上降低了NOx的排放。

谐波对矿用干式变压器损耗及温升的影响

朱晶晶, 田慕琴, 宋建成, 温敏敏

2016, 42(3): 24-30. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.006

<摘要>(71) <HTML> (12) <PDF>(8)

摘要:
为了更准确地分析谐波对变压器损耗和温升的影响，首先建立了干式变压器二维结构模型，并对干式变压器的漏磁场与谐波损耗进行了仿真计算，得到干式变压器轴向和径向漏磁场分布规律及谐波损耗与谐波次数、谐波含有率、谐波电流畸变率的关系；然后利用Fluent对干式变压器二维温度场与流体场进行了流固耦合分析，得到干式变压器温升与谐波次数及谐波电流畸变率的关系。仿真结果表明，干式变压器的谐波铜损耗与谐波电流含有率的平方成正比，且当谐波电流含有率一定时，近似与谐波电流次数的平方成正比；而谐波铁损耗与谐波电压含有率的平方成正比，但当谐波电压含有率一定时，谐波铁损耗随谐波次数的增大而减小，并逐渐趋于平缓。

多通道应变仪自动标定系统设计

徐丽娇, 刘翔, 吉小军

2016, 42(3): 31-35. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.007

<摘要>(68) <HTML> (10) <PDF>(7)

摘要:
针对现有的应变测量仪标定方式采用单通道手动操作，存在标定过程费时费力、效率较低等问题，设计了一种以Cortex-M3为控制核心的自动标定系统，详细介绍了该系统的硬件和软件设计。该系统可将标准电阻信号输出加载到被标定电桥的输入端，比对被标定电桥的输出与理论值，自动计算被标定电桥的精度。实验结果表明，该系统能够有效完成自动标定任务，标定精度达到0.5%。

煤矿井下巷道中RSS指纹数据快速生成方法

王永星, 华钢, 张欣

2016, 42(3): 36-39. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.008

<摘要>(42) <HTML> (7) <PDF>(6)

摘要:
针对煤矿井下巷道中传统逐点采集RSS指纹数据效率低的问题，提出了一种基于Kriging插值算法的RSS指纹数据快速生成方法。该方法在已知少量观测点的RSS指纹数据情况下，根据实验变差函数拟合出理论变差函数，然后在无偏估计和最小估计方差的条件下求解Kriging插值算法的权重系数，计算待估点的RSS指纹数据。实验结果表明，利用该方法得到的RSS指纹数据准确性高，定位误差小。

煤层水力压裂过程“三场”演化规律特征

许昭勇, 宋大钊, 邱黎明, 王恩元, 马亚飞, 何俊江

2016, 42(3): 39-43. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.009

<摘要>(56) <HTML> (11) <PDF>(4)

摘要:
根据固液耦合方程与Mohr-Coulomb准则，对煤层水力压裂过程进行了数值模拟，研究了煤层裂纹扩展过程中渗流场、应力场和裂隙场（“三场”）的演化过程，结果表明，水力压裂过程中“三场”连续动态变化，水压力是裂隙扩展的动力，裂隙的扩展引起裂隙损伤增加、渗流场以裂隙为中心逐渐扩大、应力场逐渐分化出高应力与低应力区域，最终在主裂隙的垂直方向上形成低应力-高渗透性区域，达到卸压增透效果。

基于自组织竞争网络的井下人员定位融合算法

张剑英, 张跃辉, 周立宇

2016, 42(3): 44-47. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.010

<摘要>(35) <HTML> (8) <PDF>(6)

摘要:
针对基于加权质心算法的井下人员定位方法误差大的问题，提出了一种基于自组织竞争网络的井下人员定位融合算法。该算法利用自组织竞争网络的学习筛选能力，通过分组训练筛选出接近理论值的实际RSSI值，找出用于加权质心算法的有效坐标，在加权质心算法的基础上计算未知节点位置。Matlab仿真结果表明，该算法的定位精度比原加权质心算法显著提高。

小型谐振器无线电能传输系统研究

樊英杰, 张开如, 狄东照, 顾华利, 韩璐

2016, 42(3): 48-51. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.011

<摘要>(37) <HTML> (8) <PDF>(6)

摘要:
针对目前小型无线充电设备的传输效率随发射端和接收端距离的变化而波动的问题，根据无线能量传输系统数学模型，分析了频率分裂的相关因素。在发生频率分裂时不改变谐振频率和阻抗参数的条件下，通过调整两谐振线圈的径向距离来削弱两线圈的互感系数，从而抑制频率分裂现象，提高传输效率。最后搭建了小型谐振器无线电能传输系统实验平台。实验结果表明，该系统可成功对负载进行充电，具有良好的传输性能，适用于小型无线能量传输设备。

采煤机捷联惯导定位方法研究

张金尧, 李威, 杨海, 司卓印, 应葆华

2016, 42(3): 52-55. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.012

<摘要>(57) <HTML> (9) <PDF>(4)

摘要:
针对综采工作面采煤机定位精度较低的问题，提出了一种基于Rodrigues参数法的采煤机捷联惯导定位方法。该方法运用捷联惯导的三轴加速度计和三轴陀螺仪输出采煤机的加速度和角速度信息，采用无冗余度的Rodrigues参数法对其进行位姿解算。仿真结果表明，在采煤机斜切进刀过程中，采煤机最大定位误差为0.291 4 m，姿态误差最大值为0.602 2 °，满足采煤机的定位精度要求。

基于OSVR的煤调湿系统智能预测控制

孟永政, 李晓斌

2016, 42(3): 55-59. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.013

<摘要>(30) <HTML> (7) <PDF>(4)

摘要:
针对现有煤调湿预测模型出现的训练时间长、模型失配问题，建立了基于OSVR的煤调湿预测模型，提出了基于OSVR的煤调湿系统智能预测控制方法。该方法利用智能优化算法与预测函数控制相结合来实现对煤调湿系统出口煤湿度的精确控制。仿真和实验结果表明，该方法具有较好的鲁棒性和较高的控制精度。

基于参数谱估计方法的谐波检测研究

张廷忠, 马鸿宇, 石曼曼, 孙一迪

2016, 42(3): 60-64. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.014

<摘要>(27) <HTML> (7) <PDF>(5)

摘要:
在分析自回归模型的基础上，研究了Yule Walker，Burg和Covariance三种参数谱估计方法的检测原理，提出了一种改进 Covariance方法。在Matlab仿真平台上，采用4种参数谱估计方法对谐波、间谐波、次谐波进行检测。仿真结果表明，参数谱估计方法不仅能检测整数次谐波，对间谐波和次谐波也有很好的检测效果，其中Burg方法和改进 Covariance方法谐波检测效果最好。

基于Shearlet变换的井下图像差异性特征提取方法

黄玉, 张英俊, 潘理虎

2016, 42(3): 64-68. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.015

<摘要>(27) <HTML> (6) <PDF>(4)

摘要:
针对井下收集的人脸图像易受煤尘干扰且一般特征提取方法对噪声较敏感的问题，提出一种基于Shearlet变换的井下图像差异性特征提取方法。首先利用Shearlet变换将图像进行多尺度多方向分解，然后对同一尺度的各方向子图利用实部特征进行编码融合，进而根据各尺度子图的Shannon熵值赋予不同权值进行再融合，最后对低频子图和融合后的高频子图利用Shearlet逆变换重构得到差异性图像。实验结果表明，该方法具有较好的客观评价指标与主观效果。

煤层气水力压裂非线性滑模控制器设计

姚舜才, 马铁华, 李峰

2016, 42(3): 69-74. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.016

<摘要>(32) <HTML> (10) <PDF>(4)

摘要:
针对在煤层气开采过程中多个水力压裂水泵电动机的协调同步控制问题，提出了非线性滑模控制的方法，给出了水力压裂开采非线性滑模控制器的设计方法，并结合煤层气水力压裂系统对控制器性能进行了分析。仿真分析和实验结果表明，采用非线性滑模控制器后，在煤层气压裂开采中，煤层气的浓度和单孔流量均有较大程度提高。

多机驱动带式输送机功率平衡控制方法

薛彦波

2016, 42(3): 74-77. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.017

<摘要>(50) <HTML> (10) <PDF>(6)

摘要:
针对采用液体黏性软启动装置的多机驱动带式输送机在启动过程中各电动机功率不平衡的问题，提出了一种多机驱动带式输送机功率平衡控制方法：利用电流预测算法预测电动机电流，以提高控制响应速度；根据各电动机之间的预测电流偏差，通过比例微分控制算法调节液体黏性软启动装置所配用的控制泵给定频率，进而改变电动机电流，使各电动机电流差控制在一定范围内。现场应用结果表明，在带式输送机空载和重载启动时，该方法均能对电动机过大电流进行抑制调节，实现带式输送机平稳启动和功率平衡。

基于DP/ LIN总线的采煤机控制键盘设计

洪振宇, 田炜, 刘嘉

2016, 42(3): 78-80. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.018

<摘要>(83) <HTML> (10) <PDF>(4)

摘要:
为适应采煤机远程控制方式发展的需求，设计了一种基于DP/LIN总线的采煤机控制键盘。该键盘由LIN总线数据采集模块采集控制信息，将不同按键对应的控制信息通过LIN总线进行传输，并转换为DP总线信号与PLC主机进行数据交换，进而由PLC主机控制采煤机的开停、升降、牵引，从而实现对采煤机的远程实时控制，提高了煤矿开采的自动化水平。

煤矿第三电源点监控通信系统设计

徐永峰

2016, 42(3): 81-83. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.019

<摘要>(28) <HTML> (8) <PDF>(4)

摘要:
为保证煤矿第三电源点的安全性、可靠性，设计了煤矿第三电源点监控通信系统，详细介绍了该系统硬件和功能设计。该系统实现了对煤矿第三电源点的监控和保护功能，提高了煤矿第三电源点的安全性和可靠性。

矿山应急救援指挥综合通信系统设计

郑万波, 吴燕清

2016, 42(3): 84-86. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.03.020

<摘要>(44) <HTML> (9) <PDF>(11)

摘要:
以矿山应急救援指挥通信系统发展趋势为设计需求，结合三级指挥信息传输模型，提出了一种结合有线SHDSL、无线WiFi和卫星通信技术的矿山应急救援指挥综合通信系统设计方案。测试结果表明，该系统传输速率高，通信距离长，满足井下语音、视频、环境监测参数和人员生命体征参数等多种实时数据融合通信的需要。

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2016年第42卷第3期

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