工矿自动化

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AQ 6201—2017《煤矿安全监控系统通用技术要求》（报批稿）

孙继平

2017, 43(7): 1-6. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.001

<摘要>(87) <HTML> (6) <PDF>(12)

摘要:
本标准规定了煤矿安全监控系统的产品分类、一般要求、环境条件、供电电源、系统设计要求、基本功能、软件功能、主要技术指标、传输性能、电源波动适应能力、工作稳定性、抗干扰性能、防爆性能等。本标准适用于煤矿使用的煤矿安全监控系统。

煤矿救援机器人环境目标图像识别

巩固, 朱华

2017, 43(7): 7-11. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.002

<摘要>(87) <HTML> (8) <PDF>(9)

摘要:
针对标准尺度不变特征变换（SIFT）算法存在搜索视觉图像中关键点出现计算冗余和目标识别实时性差的问题，提出了一种改进的SIFT算法，并将其应用到煤矿救援机器人的环境信息感知和目标识别匹配中。该方法以马氏距离代替标准SIFT算法中的欧氏距离，简化了特征点提取，避免了特征点的误匹配。现场试验结果表明，改进后的SIFT算法提高了煤矿救援机器人对煤矿井下环境目标识别的实时性和目标匹配的准确性，为煤矿救援自主移动机器人实现避障、行走做好了视觉前提。

液压支架运行状态分级监测系统研制

张文杰, 宋建成, 田慕琴, 许春雨, 乔建强, 马兵

2017, 43(7): 12-17. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.003

<摘要>(74) <HTML> (13) <PDF>(9)

摘要:
针对现有液压支架状态监测系统参数监测集中程度低，不能同时为就地控制和集中控制提供实时数据的问题，研制了一种基于RS485通信网络的液压支架运行状态分级监测系统。该系统通过支架控制器实时采集各个传感器的运行参数，通过架间RS485通信将运行参数传输至工作面相邻支架控制器，为就地控制提供实时数据；同时，通过RS485通信将运行参数传输至端头控制器和集控计算机，为集中控制提供实时数据依据。井下工业性试验结果表明，该系统可实现液压支架运行参数的连续采集、实时上传、集中管理等功能，满足井下实际生产的需要。

采煤机零件参数化CAE分析系统

张立涛, 丁华, 王义亮

2017, 43(7): 18-22. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.004

<摘要>(87) <HTML> (16) <PDF>(8)

摘要:
为了避免采煤机零件有限元分析繁琐的前处理设置和降低有限元分析的门槛，提高采煤机零件有限元分析效率，对采煤机零件的参数化CAE分析方法进行研究，综合利用UG（Unigraphics NX）二次开发工具和 VS2012编程软件开发了基于UG的采煤机零件参数化CAE分析系统。该系统可在UG软件中直接进行零件参数化CAE分析，可直接调用前处理对话框进行有限元分析前处理的设置，通过程序直接调用解算求解器完成分析过程，实现了采煤机关键零件参数化CAE分析全过程，避免了以往不同软件转换造成的数据丢失问题，提高了分析效率。实例验证了该系统的有效性。

重介分选过程分流自动控制系统设计

董志勇, 王然风, 樊民强, 付翔

2017, 43(7): 23-27. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.005

<摘要>(57) <HTML> (11) <PDF>(10)

摘要:
针对重介分选过程分流阀手动控制存在精确性差、介质消耗量大等问题，设计了一套重介分选过程分流自动控制系统，建立了基于最小二乘支持向量机的分流阀开度预测模型。该系统利用传感器采集悬浮液密度、煤泥含量、合介桶液位和补水阀开度等参数，作为分流阀开度预测模型的输入变量，经模型计算得出相应的分流阀开度输出值并输送至PLC，PLC根据分流阀开度值控制分流阀动作, 从而实现分流量自动控制。实际应用表明，该系统可使重介悬浮液密度波动控制在±0.005 g/cm3，吨煤介耗降低了0.216 kg。

煤矿自助式汽车装车系统

郭欣

2017, 43(7): 28-31. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.006

<摘要>(67) <HTML> (18) <PDF>(9)

摘要:
针对目前煤矿汽车装车流程繁琐、效率低等问题，参考自助式加油站作业模式，提出了一种煤矿自助式汽车装车系统设计方案。该系统对现有煤矿汽车装车站进行结构优化，将轻车衡、重车衡和装车站合三为一，并精简了装车站内部分设备，降低了系统建设成本；采用供料系统一键启停、车位判别及无线遥控装车等关键技术，实现了自助式汽车装车。应用结果表明，该系统作业流程由原来的3处减少至1处，建设成本由800万元降低至650万元，耗时由原来的270 s降低至60 s，岗位人员配置由原来的18名减少至3名，产能由原来的1 000 t/h提高至2 300 t/h，达到了减员增效的目的。

矿用隔爆型高压高效三相异步电动机研制

刘彦华, 乔建伟, 霍大勇, 连晗

2017, 43(7): 32-36. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.007

<摘要>(133) <HTML> (12) <PDF>(7)

摘要:
针对现有电动机因耗电量较大、效率较低引起的能源浪费和环境污染等问题，研制了矿用隔爆型高压高效三相异步电动机。详解介绍了电动机的研制目标、定转子槽数配合的选取、定转子冲片尺寸的确定、电磁计算过程中主要参数设计、结构设计等。样机试验结果表明，所研制的电动机效率试验值全部超过了GB 30254—2013《高压三相笼型异步电动机能效限定值及能效等级》中的1级能效等级要求，同时满足低噪声、低振动的设计要求。

基于重标极差分析的受载砂岩声发射特征研究

魏洋, 李忠辉, 张志博, 孔艳慧, 殷山, 刘帅杰, 程富起

2017, 43(7): 37-42. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.008

<摘要>(100) <HTML> (12) <PDF>(4)

摘要:
为了研究砂岩破坏过程中时间序列各个阶段声发射信号的响应规律，开展了砂岩单轴压缩试验。基于重标极差时间序列分析，得出了砂岩破坏过程中声发射计数时间序列的Hurst指数和分形维数。试验及分析结果表明，声发射信号与砂岩内部裂纹演化有很好的对应性；砂岩破坏的声发射信号时间序列遵循重标极差统计规律及分形规律，在时间序列的各个子区间内，Hurst指数值均大于1/2，呈现持久性，即随着时间的增加，产生的声发射信号呈现增长趋势；分形维数具有下降-上升-下降的特点，并在砂岩破坏时达到最低，这种变化趋势与砂岩内部微裂纹的发展情况一致。

救灾机器人摆臂驱动系统及其平衡控制方法

刘嘉, 胡晋智

2017, 43(7): 42-47. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.009

<摘要>(97) <HTML> (12) <PDF>(7)

摘要:
针对矿井救灾机器人最大允许体积及质量受限问题，采用单逆变器驱动双电动机形式设计了一种矿井救灾机器人摆臂驱动系统，采取加权求和方法构建了该系统模型，并对该模型双电动机电流关系进行了推导分析。针对煤矿井下复杂工况造成的矿井救灾机器人摆臂负载不一致问题，提出了一种基于有源阻尼机制的矿井救灾机器人摆臂驱动系统平衡控制方法。基于15 kW矿井救灾机器人样机对该方法进行了测试，结果表明该方法可在矿井救灾机器人摆臂负载不一致的情况下实现转矩动态匹配。

中间卸载式长距离带式输送机驱动控制策略

黄忠河, 王世博

2017, 43(7): 48-52. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.010

<摘要>(57) <HTML> (18) <PDF>(6)

摘要:
针对中间卸载式带式输送机在卸载滚筒的驱动控制不当时可能出现滚筒打滑、跳带、输送带松弛、物料堆积、中部和头部电动机功率负载不平衡等问题，提出利用Belt Analyst软件对2种中间卸载式输送机驱动控制方案进行仿真，并通过比较得出最优的多电动机协调方案：离主控制较近的驱动采用扭矩跟踪，相距较远的采用速度跟踪并延迟启动，延迟启动条件设为检测到2%额定带速较合理。为更好地减小输送带的动张力和消除输送带的黏弹性振动，分析比较了匀加速、组合匀加速、组合摆线、组合抛物线等4种速度控制方式的控制曲线和动载荷，得出合理的启动曲线应具有的特征：启动的时间足够长，以保证启动加速度小于规定的加速度；启动加速度较小且没有突变，因为动张力的大小主要取决于加速度最大值。

矿用刮板输送机圆环链损伤分析及寿命预测

张可, 杨世文, 高慧峰, 刘思蓉

2017, 43(7): 53-57. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.011

<摘要>(59) <HTML> (12) <PDF>(4)

摘要:
利用三维软件CATIA建立了刮板输送机圆环链的三维模型，采用有限元分析软件ANSYS对圆环链的接触碰撞过程进行仿真分析，结果表明，圆环链处于瞬间启动状态时，应力主要集中于链环间的接触部位和链环直臂与弯臂的连接处，这两处是圆环链最薄弱的区域，极易发生断裂，在设计时应加强这两处的刚度；传动过程中，圆环链间接触区域不断摩擦，圆环链受反复交变载荷的作用会发生破裂。利用线性疲劳损伤累积理论对圆环链的寿命进行预测，得出圆环链最小寿命为49 073次循环，最小寿命部位为圆环链弯臂与直臂的连接处。该分析结果可为圆环链的优化设计提供依据。

卧螺离心机转鼓结构参数对其分离性能的影响

代朝辉

2017, 43(7): 57-61. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.012

<摘要>(42) <HTML> (7) <PDF>(7)

摘要:
采用数值模拟方法，对卧螺离心机转鼓长径比及其半锥角对其分离性能的影响进行了研究，介绍了卧螺离心机三维模型建模、网格划分方法及数值模拟过程。研究结果表明：当转鼓长径比为4.3时，卧螺离心机分离效果最好，分离效率最高；当转鼓半锥角为9°时，煤泥浆所受挤压较强，有利于煤泥浆脱水，且分离效率最高。

三线圈无线电能传输系统耦合机理研究

刘溯奇, 谭建平, 文学

2017, 43(7): 62-69. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.013

<摘要>(72) <HTML> (12) <PDF>(8)

摘要:
针对三线圈无线电能传输系统中继线圈位置变化会改变系统传输性能的实际问题，研究了三线圈无线电能传输系统耦合机理；通过建立三线圈无线电能传输系统等效电路模型，推导出系统输出功率增益和传输效率基本特性公式，分析了系统输出功率增益、传输效率与特性参数的相互作用机理，得出了系统输出功率增益、传输效率各自的规律；设计开发了无线电能传输实验系统，验证了理论分析的正确性。

矿井透地通信中语音信号调制解调方式分析

殷思雨, 陶晋宜, 吕吉, 武睿

2017, 43(7): 69-72. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.014

<摘要>(54) <HTML> (12) <PDF>(5)

摘要:
根据不同调制解调方式特点，在考虑矿井透地通信信道特性的基础上，对二进制振幅键控、二进制频移键控、二进制差分相移键控等调制方式在不同解调方式下的误码率进行了仿真对比，结果表明：二进制频移键控相干解调方式具有一定的抗噪声和抗频率选择性衰落能力，可有效降低语音信号在传输过程中的误码率，提高透地通信的可靠性和准确性，更适合作为井下无线透地通信中语音信号的调制解调方式。

一种矿用无功补偿装置并联电容器组保护方法

何梓源, 于群, 陈志慧

2017, 43(7): 73-76. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.015

<摘要>(55) <HTML> (8) <PDF>(4)

摘要:
针对现有矿用无功补偿装置并联电容器组保护方法存在的成本高、灵敏性差、保护整定计算复杂等问题，分析了矿用低压无功补偿装置并联电容器组发生故障时的电容电流分布特性及故障特征；根据故障时会出现三相不平衡对地电容电流导致零序电流不为零，且非故障电容器组零序电流与故障电容器组零序电流不相等的结论，提出了一种以零序电流为判据的无功补偿装置并联电容器组保护方法，仿真结果验证了该方法的有效性和可行性。

一种煤矿自动化预警综合分析方法

李亚茹, 卢东贵, 韩安

2017, 43(7): 73-96. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.020

<摘要>(63) <HTML> (13) <PDF>(5)

摘要:
针对现有煤矿综合自动化系统缺少故障报警溯源机制、难以排查故障原因等问题，提出了一种煤矿自动化预警综合分析方法。该方法基于事故致因理论，通过构建异常事件关联图，对系统故障报警信息进行因果前后向推理，从而得出导致异常事件发生的原始原因，并预测出该异常事件可能引发的其他事件，实现了对异常事件关联信息的联动监视。

矿井局部通风机远程数字监控系统设计

刘小满

2017, 43(7): 77-81. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.016

<摘要>(39) <HTML> (10) <PDF>(6)

摘要:
针对平煤股份一矿井下局部通风机监测系统无通信接口，地面控制站无法实时了解通风机运行状况的问题，设计了一套新型矿井局部通风机远程数字监控系统。该系统主要由地面监控站、通信控制器、通风机控制器等3个部分组成，各部分通过数据交换机接入现有的工业以太网形成独立的设备数字监控系统，实现了数据共享，从而共同完成井下局部通风机的远程监控。现场试验结果表明，该系统实现了对局部通风机和馈电开关运行状态的实时显示、控制及故障报警功能；实现了局部通风机本地控制和远程控制相结合的控制方式，达到了无人值守条件；实现了局部通风机与风速检测系统的联动，达到了节能减排效果。

基于递归图和局部非负矩阵分解的轴承故障诊断

成洁, 李思燃

2017, 43(7): 81-85. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.017

<摘要>(57) <HTML> (13) <PDF>(4)

摘要:
针对轴承振动信号的非平稳特征和现实中难以提取故障参数的情况，提出了一种基于递归图和局部非负矩阵分解的轴承故障诊断方法。该方法首先对采集到的轴承振动信号进行递归图分析，生成灰度图；然后用局部非负矩阵分解对生成的递归图进行特征参数提取，得到系数编码矩阵；最后采用分类器对上述编码矩阵直接进行模式识别，从而实现轴承故障的自动化诊断。将该方法应用在4种典型工况的轴承故障诊断实例中，应用结果表明，该方法可对不同工况的递归图自适应地计算特征参数，避免了人为因素对诊断准确率的影响，具有较好的自适应性和鲁棒性。

带式输送机滚筒温度检测装置设计

张丽

2017, 43(7): 86-89. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.018

<摘要>(79) <HTML> (9) <PDF>(12)

摘要:
针对传统带式输送机滚筒温度检测方法存在布线困难、测量误差大等问题，设计了一种基于射频通信的带式输送机滚筒温度检测装置。该装置检测终端采用集成温度检测与射频发射功能的轮胎压力传感器芯片SP370，定时采集温度数据并通过射频通信发送给由射频接收芯片、单片机和CAN收发器组成的接收终端，接收终端将接收到的温度数据发送到CAN总线上。测试结果表明，该装置测量误差为±3.73 ℃，单个纽扣电池可为检测终端连续供电1.5 a以上，满足现场应用要求。

WiFi通信技术在煤矿信息化中的应用分析

王军, 顾义东, 曾苛

2017, 43(7): 90-93. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.07.019

<摘要>(63) <HTML> (10) <PDF>(6)

摘要:
针对煤矿信息化发展对矿井通信系统网络扩展性、兼容性和通信速率的需求，介绍了WiFi通信技术的特点，从有线通信网络的延伸、无线调度通信、应急通信、数据采集和控制命令传输等方面分析了WiFi通信技术在煤矿信息化中的典型应用，提出了WiFi通信技术应与4G通信技术、矿井物联网通信技术等相互融合，以推动煤矿信息化进一步发展。

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2017年第43卷第7期

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