工矿自动化

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丁三青

2017, 43(12): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.001

<摘要>(88) <HTML> (13) <PDF>(11)

摘要:
指出我国矿山物联网产业发展迅速：政府制定了发展规划和相关政策；政府对矿山物联网产业发展投入大，并制定了相关标准；矿山物联网技术应用效果初步显现；产业聚集,势头良好。分析了矿山物联网产业发展存在的问题：观念滞后，积极性不高；技术基础薄弱，技术标准缺乏；矿山管理体制不健全；矿山物联网产业整体竞争力不强，企业规模较小。提出了矿山物联网产业发展对策：观念革新，战略引领；突破关键前沿技术，构建自主技术产业生态；创新商业模式，以市场化带动矿山物联网产业发展。

液压支架电液控制系统透明通信网络系统设计

王书明

2017, 43(12): 6-10. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.002

<摘要>(58) <HTML> (15) <PDF>(9)

摘要:
液压支架电液控制系统通信网络系统采用无主控制方式进行数据报送，数据生成时间、生成数量和报送时间存在不确定性，导致通信网络系统对用户来说就像一个“黑盒子”。针对该问题，提出了一种液压支架电液控制系统透明通信网络系统设计方案。该系统通过通信状态图了解设备的互联性能，通过流量视图了解设备通信资源的使用情况，通过故障视图了解设备通信资源的可用性能及其通信路由管道管理情况。该系统以直观、可视化的方式将液压支架电液控制系统通信网络的实时性能、故障视图等呈现给用户，使通信网络透明化，可以清晰地了解系统的运行状况，及时发现通信网络存在的问题。

采煤机电缆牵引拉力过载保护装置

李玉华, 杨传常, 闫业臣, 刘广民

2017, 43(12): 11-15. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.003

<摘要>(85) <HTML> (9) <PDF>(8)

摘要:
针对因采煤机牵引电缆拉力过载而损坏电缆及电缆牵引夹的问题，设计了一种采煤机电缆牵引拉力过载保护装置。该装置采用拉力传感器采集采煤机牵引电缆过程中产生的牵引拉力信号，单片机智能控制电路通过软件分析判断牵引拉力是否过载，若电缆牵引拉力过载，单片机自动控制采煤机反向牵引，将采煤机牵引电缆拉力降为最低，并发出语音报警。实际应用验证了该装置的可靠性。

矿灯智能充电监测管理系统设计

张法全, 冯帅, 肖海林, 叶金才, 王国富

2017, 43(12): 16-21. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.004

<摘要>(47) <HTML> (7) <PDF>(9)

摘要:
针对目前矿灯充电监测管理系统存在扩展性不强、通信方式单一、故障点难以定位等问题，设计了一种矿灯智能充电监测管理系统。该系统充电单元实时采集矿灯状态，控制单元通过RS485总线接收矿灯状态信息并通过CAN总线发送至CAN转以太网模块，然后通过以太网上传至服务器，监控软件根据服务器上传的数据显示矿灯状态，同时可下发矿工信息至充电单元。测试结果表明，该系统可准确地采集矿灯状态，实现对矿灯的实时监控和矿工的信息管理。

煤矿高压电缆局部放电脉冲信号去噪研究

周冰

2017, 43(12): 22-26. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.005

<摘要>(67) <HTML> (13) <PDF>(7)

摘要:
针对煤矿高压电缆局部放电脉冲信号易被井下噪声干扰从而影响绝缘监测准确性的问题，提出采用小波熵空域相关算法对信号进行去噪。该算法选用小波熵的大小作为噪声能量阈值，通过改变阈值大小来调节局部放电脉冲信号与噪声之间的相关性，进而识别并去除噪声。实验室模拟实验及现场测试结果表明，该算法不仅减小了将噪声误判为信号的可能性，而且可以很好地消除各尺度系数中的干扰，很好地保留了局部放电脉冲信号的完整性，提高了煤矿高压电缆在线绝缘监测的准确性。

矿用到货自动登记系统设计

赵云龙, 魏峰

2017, 43(12): 26-31. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.006

<摘要>(58) <HTML> (14) <PDF>(7)

摘要:
针对煤矿物资供货车辆在出入仓库过程中登记手续繁琐、物资交接效率低等问题，设计了一种矿用到货自动登记系统。该系统采用车牌识别作为供货车辆放行的主要依据，以发货单号的条形码扫描和地磅的载重计量为辅助，其基于B/S架构的软件平台具有车牌识别、条形码识别、载重监测、安全监控、系统管理、决策控制、报表查询等功能，并可通过软件接口与煤矿企业资源计划系统通信。从煤矿仓储的具体工作流程可看出，该系统能够自动记录供货车辆车牌号、发货单号、出入库时间等信息，有效节省了人工往返登记时间，提高了供货车辆放行效率。

低硬度煤体预裂爆破参数优化数值模拟分析

高帆, 余磊, 谭力海

2017, 43(12): 32-36. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.007

<摘要>(87) <HTML> (16) <PDF>(7)

摘要:
针对某区域煤体硬度不高、渗透性较低的特点，为了确定适合于该区域煤体的药卷半径和不耦合装药系数，提高该区域煤体爆破效率，采用ANSYS/LS_DYNA软件进行爆破致裂模拟分析，得到不同药卷半径、不同不耦合装药系数下的压缩区半径和最大裂纹长度。分析结果表明，在对该区域煤体进行预裂爆破增透时，最适合的药卷半径为30 mm，不耦合装药系数为1.5；在一定范围内，高硬度煤体比低硬度煤体爆破致裂效果好，主要表现为高硬度煤体破碎区半径相对较小而裂纹数量较多，同时裂纹长度也较大。

无线电能传输系统阻抗动态补偿机理及实现方法

刘溯奇, 谭建平, 文学

2017, 43(12): 36-43. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.008

<摘要>(86) <HTML> (9) <PDF>(7)

摘要:
针对无线电能传输系统在过耦合区因耦合距离变化导致传输性能劣化的问题，为了以定频方式实现最大功率输出，提出通过调节初级回路内的2个平面螺旋线圈间广义耦合因子变量实现系统阻抗动态补偿的方法，并对阻抗动态补偿机理进行了研究。首先，以一个E类双管LLC谐振逆变电路为研究对象，采用电路理论建模并分析系统输出功率、传输效率与特性参数的相互作用机理，获得了系统输出功率特性曲线与传输效率特性曲线的变化规律，得到了2个补偿线圈之间的广义耦合因子对系统输出功率曲线和传输效率曲线的直接影响关系；其次，分析了阻抗动态补偿机理，给出了系统在定频工作方式下的具体实施方案；最后，通过实验验证了理论分析的正确性和有效性。

典型工况下垂直救援车载提升系统动力学分析

曾跃翔, 杨兆建, 王淑平, 谢嘉成, 温毅

2017, 43(12): 44-47. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.009

<摘要>(46) <HTML> (8) <PDF>(6)

摘要:
介绍了垂直救援车载提升系统组成及工作原理；采用UG建立了垂直救援车载提升系统三维模型，并将三维模型导入ADAMS中构建了系统动力学模型；利用动力学模型模拟了系统在救援舱空载下放、救援舱重载提升、救援舱紧急制动、钢丝绳过放等典型工况下钢丝绳受力及救援舱与地面的碰撞力情况，为系统设备选型和设计提供了理论依据。

一种煤矿带式输送机故障诊断方法

杨清翔, 向秀华, 孟斌, 王开忠

2017, 43(12): 48-52. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.010

<摘要>(29) <HTML> (7) <PDF>(8)

摘要:
针对煤矿带式输送机故障种类繁多且各征兆存在交叉，严重影响故障诊断的时效性和可靠性的问题，提出了一种煤矿带式输送机故障诊断方法。该方法采用粗糙集与神经网络相结合的故障诊断技术，通过粗糙集属性约简算法优化输入的故障征兆集，得到最优约简集；将约简后的最小条件属性集输入BP神经网络进行合理训练，经过不断学习优化，最终得到诊断决策规则；将约简的相应测试征兆属性样本输入训练好的网络进行故障诊断，判别出相应故障。仿真结果表明，该方法能够充分删除冗余信息，加快网络训练速度，提高带式输送机故障诊断精度。

矿用电缆工频电磁波能量辐射特性研究

周雨阳, 刘坤, 吴茂晗

2017, 43(12): 53-58. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.011

<摘要>(37) <HTML> (10) <PDF>(6)

摘要:
矿用电缆的工频电磁干扰是影响井下无线通信可靠性的重要因素之一。由于工频电磁波波长远大于矿井巷道尺寸，工频电磁波在矿井巷道中无法进行有效的电磁场能量转换，不能采用自由空间电磁波电磁耦合传播方程来研究矿用电缆工频电磁波能量辐射特性。针对该问题，建立了基于短偶极子的矿用电缆工频电磁波能量辐射模型，推导了短偶极子的磁场和电场表达式；采用有限元法和有限差分法，通过数值计算分析了矿井巷道不同位置的矿用电缆辐射电场强度。结果表明：与电缆在同一高度的各点电场强度随着各点与电缆间距离增大而逐渐减小；与电缆在不同高度且与巷顶平行的各点电场强度随着各点与电缆间距离增大而逐渐减小，且电场强度比与电缆在同一高度的对应位置各点电场强度小；与电缆同侧的各点电场强度随着各点与电缆间距离增大而逐渐减小；与电缆不同侧的各点电场强度小于与电缆同侧的各点电场强度，且受各点与电缆间距离的影响较小。

矿井供电系统弧光接地过电压影响因素研究

刘聚财, 耿蒲龙, 曲兵妮, 宋建成, 罗超, 李永学, 原磊明

2017, 43(12): 58-63. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.012

<摘要>(37) <HTML> (10) <PDF>(7)

摘要:
为了全面研究接地电阻、线路电阻、故障位置、对地电容、相间电容、燃弧时刻这6种因素对矿井供电系统弧光接地过电压的影响，采用实时数字仿真仪搭建典型矿井供电系统模型和间歇性电弧接地模型,结合工频熄弧理论和高频熄弧理论对弧光接地过电压的形成过程及影响因素进行理论分析和仿真研究。结果表明，电弧重燃时刻对弧光接地过电压的影响最为显著，线路电阻、接地电阻及相间电容的影响较大，故障位置、对地电容的影响较小;弧光接地过电压是系统参数的综合反映，不同的矿井供电系统过电压值会有很大差异。

基于网络解算的浅埋采空区地表漏风模拟技术研究

吴奉亮, 何晓晨, 常心坦, 马砺, 李超

2017, 43(12): 64-69. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.013

<摘要>(23) <HTML> (7) <PDF>(5)

摘要:
为分析浅埋煤层地表开敞性裂隙漏风对矿井通风系统与采空区流场的影响，构建了地表漏风条件下浅埋采空区流场与井巷风网耦合模型。针对采空区网络分支数多的特点，提出了采用LDLT分解法改进牛顿法解算通风网络的性能。以红柳林煤矿15207采空区地表漏风为例，模拟了大规模地表漏风对工作面通风系统的影响和不同地表漏风量下采空区流场，得到地表漏风导致采空区自燃“三带”分布异形化和地表漏风量不宜超过5 m3/s的结论，为工作面安全回采提供了技术支撑。

矿山应急救援一体化指挥决策信息平台研究

郑万波

2017, 43(12): 70-75. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.014

<摘要>(52) <HTML> (7) <PDF>(9)

摘要:
针对国内现有矿山应急指挥系统的信息流正常运转困难问题，为解决信息不对称和信息缺失的集成关键问题，设计了矿山应急救援一体化指挥决策信息平台，详细介绍了平台的总体结构、决策信息服务器和客户端应用软件，着重介绍了平台信息传递方法。现场演练和测试结果表明，该信息平台满足矿山实际功能需求，提高了应急指挥信息传递效率及应急救援指挥体系的信息化水平。

可无线充电的锂电池矿灯设计

任志山, 黄春耀

2017, 43(12): 76-81. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.015

<摘要>(61) <HTML> (7) <PDF>(7)

摘要:
为了解决矿灯因锂电池容量有限而无法长时间工作及在井下充电存在安全隐患等问题，设计了一种可无线充电的新型锂电池矿灯。该矿灯既可在煤矿井上采用矿灯充电架充电，又可在井下采用无线电能传输技术充电。在井下，矿灯无线充电器底座内的无线电能发射电路将电能转换为电磁波发射到周围空间中，矿灯内部的无线电能接收电路通过线圈耦合电磁波信号并将其转换为5 V直流信号，再通过专门的高精度充电电路为矿灯锂电池充电。测试结果表明，该矿灯无线传输电能转换效率高，充电过程符合锂电池的充电特性，且安全性好。

基于Web的采掘运装备零部件参数化设计系统

罗京伟, 任芳, 杨兆建

2017, 43(12): 82-85. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.016

<摘要>(31) <HTML> (7) <PDF>(5)

摘要:
为了实现在网页中快速、方便地对采掘运装备零部件的参数化设计，综合利用ANSYS二次开发技术和网页设计开发技术，开发了基于Web的采掘运装备零部件参数化设计系统，介绍了系统总体设计及关键技术。该系统将用户在网页中输入的零部件参数与零部件建模APDL命令流相结合，通过远程调用ANSYS软件对采掘运装备零部件进行参数化设计，降低了对设计人员的专业要求，提高了设计效率。

井下人员生理数据采集与处理系统设计

郭天文, 惠强, 潘元洪, 乔子昱, 吉晓祥

2017, 43(12): 86-89. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.017

<摘要>(35) <HTML> (11) <PDF>(5)

摘要:
提出了一种井下人员生理数据采集与处理系统设计方案，着重介绍了数据采集终端硬件设计、数据采集与处理方法、ZigBee数据传输设计。该系统可实时采集井下人员的血氧饱和度、脉搏和体动数据，经处理后得出井下人员生理状态，并在上位机监控界面上显示。测试结果表明，该系统数据采集准确率在90%以上，且数据传输可靠，未出现丢包现象。

基于SIP的矿井通信终端协议栈设计

李芳苑, 孙旭峰, 顾俊

2017, 43(12): 90-94. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.018

<摘要>(33) <HTML> (9) <PDF>(7)

摘要:
为实现矿用IP通信终端间的融合通信，基于SIP协议设计了一种矿井通信终端协议栈，介绍了该协议栈的架构及具体设计方案。该协议栈内部包括SIP语法解析模块、SIP语义解析模块、媒体处理模块等，可实现基于IP网络的矿井SIP通信终端会话建立和管理功能。测试结果表明，该协议栈能够与多种型号的SIP终端进行稳定的交互对接，且支持所有常用SIP会话管理功能，可满足矿用VOIP通信要求。

采煤机齿轮箱故障诊断方法

都玉辉, 庞新宇, 杨兆建

2017, 43(12): 94-99. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.019

<摘要>(42) <HTML> (10) <PDF>(9)

摘要:
针对采煤机齿轮箱运行过程中很容易发生润滑不良或异常磨损等故障的问题，提出了一种基于偏最小二乘回归的采煤机齿轮箱故障诊断方法。选取采煤机齿轮箱内润滑油的铁元素含量、黏度、酸值和水分为检测指标，在对数据进行初值化及主成分提取处理后，建立了采煤机齿轮箱磨损状态的偏最小二乘回归模型。采用某煤矿采煤机齿轮箱的实际运行状态诊断对该偏最小二乘回归模型进行了检验，结果表明在齿轮箱正常磨损情况下，润滑油中铁元素含量实测值与预测值的误差较小，故障情况下二者误差较大，从而可准确判断出齿轮箱的磨损状态和故障情况。

基于单元划分的复杂岩层面三维建模方法研究

刘勇, 崔洪庆

2017, 43(12): 99-103. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.12.020

<摘要>(43) <HTML> (8) <PDF>(7)

摘要:
针对现有岩层面三维建模方法未系统考虑含断层、陷落柱等地质条件的复杂岩层面三维模型构建的问题，通过定义投影度和投影单元，给出了不同地质条件下岩层面水平投影单元特征，同时提出一种基于单元划分的复杂岩层面三维建模方法。先划分岩层面水平投影单元和空间插值单元，将水平投影单元边界、空间插值单元边界、岩层面控制点和控制线作为约束条件，对实投影单元进行约束Delaunay三角剖分；然后分别求解各个空间插值单元内三角网顶点对应的岩层面空间插值点，并应用计算机三维图形技术绘制岩层面三维图形。实例分析结果表明，通过划分水平投影单元和空间插值单元，可将复杂岩层面分解为多个一般岩层面，从而降低其三维建模难度；合理进行约束Delaunay三角剖分和空间插值，可有效构建复杂岩层面的三维模型。

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2017年第43卷第12期

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