工矿自动化

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赵小虎, 张凯, 赵志凯, 霍羽

2018, 44(4): 1-7. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17324

<摘要>(83) <HTML> (10) <PDF>(18)

摘要:
总结了当前矿山网络现状；结合矿山物联网的发展目标及未来矿山在信息处理方式上的变化趋势，分析了矿山网络在网络容量、可管理性、密集接入、实时性、智能化、灾后应急通信等方面的发展需求及趋势；提出了扁平化、智能化、资源抽象化等矿山物联网网络设计原则，并对无线传输编码、软件定义网络、流量卸载、边缘计算、网络功能虚拟化、认知无线电、能量捕获、语义网络等关键技术在矿山物联网中的应用和发展需求进行了介绍。

钢丝绳芯输送带接头伸长量计算方法

李现国, 张灿, 张磊, 申立芳, 姜航旗

2018, 44(4): 8-13. doi: 10.13272/j.issn.1627-251x.2017110052

<摘要>(97) <HTML> (9) <PDF>(8)

摘要:
针对钢丝绳芯输送带接头伸长判断方式单一、伸长量计算复杂度较高的问题，提出了基于X光图像的钢丝绳芯输送带接头伸长量计算方法。通过直方图均衡化和均值滤波对图像进行预处理，提高了图像对比度，有效解决了钢丝绳芯输送带图像灰度不均匀问题；利用Sobel算子进行接头边缘检测和动态阈值处理，提取上下接头；通过上下接头拟合直线斜率判断待检图接头和参考图接头是否一致，从而判断接头是否伸长；根据上下接头的端点和拟合直线计算接头左右端最外侧长度和接头平均长度。测试结果表明，该方法计算速度快、效率高，可以方便、准确地计算出接头伸长量。

液压支架电液控制系统自动化测试平台研制

李俊士

2018, 44(4): 13-19. doi: 10.13272/j.issn.1627-251x.2017110051

<摘要>(94) <HTML> (8) <PDF>(15)

摘要:
针对现有液压支架电液控制系统功能测试方法存在实现成本高、测试效率低、无法自动记录测试数据的问题，同时为了便捷验证液压支架电液控制系统的控制逻辑对综采工作面工况的适应性，以SAC型液压支架电液控制系统为研究对象，研制了一种液压支架电液控制系统自动化测试平台。该测试平台采用测试管理平台协调多个检测装置协同执行测试用例，利用仿真技术模拟各种传感器数据的变化过程，利用多路通信网络实现测试数据的实时汇总，利用多路继电器切换实现多功能的复用，可以根据具体的综采工作面应用配套实现检测装置端口功能自动化配置和管理，实现了液压支架电液控制系统的单动功能测试、成组功能测试、自动跟机功能测试及综采工作面工况适应性测试的自动化，提高了测试效率和测试准确性，为研究综采工作面顶板垮落、底板凹凸等复杂工况下电液控制系统的自适应性提供了有效手段。

基于激光扫描的带式输送机瞬时煤量检测方法

关丙火

2018, 44(4): 20-24. doi: 10.13272/j.issn.1627-251x.17302

<摘要>(80) <HTML> (7) <PDF>(20)

摘要:
针对现有井下带式输送机煤量激光仪器检测方式未提出明确激光线提取方法的问题，提出了一种基于激光扫描的带式输送机瞬时煤量检测方法。通过数字摄像仪和激光仪器获取带式输送机上散煤的图像，利用Ohta颜色空间特性提取激光线轮廓，并进行基于索引表的激光线细化和连接处理；根据离线获取的基线和实时获取的激光线，采用梯形面积累积法计算散煤的截面面积，实时获取带式输送机的瞬时煤量。测试结果表明，该方法检测结果与实际煤量匹配，准确性高，实时性好。

基于机器视觉的带送煤炭体积测量方法研究

李萍, 任安祥

2018, 44(4): 24-29. doi: 10.13272/j.issn.1627-251x.2017110027

<摘要>(89) <HTML> (7) <PDF>(18)

摘要:
在分析现有带送煤炭动态计量方法特点及其应用现状的基础上，针对激光胶带秤计量精度较低的问题，提出了一种基于机器视觉的带送煤炭体积测量方法。该方法采用三角测距原理建立体积测量模型，通过一套适合于煤矿环境的图像获取装置完成图像采集；利用基于梯度优化的快速骨架抽取算法获取激光条纹中心,并基于距离阈值插值算法实现激光断线修补；通过计算激光条纹中心偏移量，根据体积测量模型实现煤炭体积测量。试验结果表明，该方法的体积测量误差低于常用激光胶带秤，更适用于带送煤炭动态计量。

基于时间测距的矿井人员定位方法研究

孙哲星

2018, 44(4): 30-33. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17297

<摘要>(67) <HTML> (14) <PDF>(12)

摘要:
研究了4种基于时间测距的矿井人员定位方法：TOA、TWR、SDS-TWR和TDOA定位方法,它们受巷道环境等影响小,适用于煤矿井下人员精确定位。TOA定位方法要求发射设备和接收设备的时间必须严格准确同步，对发射设备和接收设备时钟精度要求非常高，并且要同步校准，定位卡和定位分站成本高。TWR定位方法不要求信号发射设备与接收设备时钟严格同步，降低了系统复杂度和成本，但定位精度受定位分站和定位卡的时钟误差影响,定位卡和定位分站成本较高。SDS-TWR定位方法不要求信号发射设备与接收设备时钟严格同步，降低了分站和定位卡的时钟误差对定位精度的影响，但定位精度仍受定位分站和定位卡的时钟误差影响,定位卡和定位分站成本较高。TDOA定位方法要求定位分站之间的时间必须严格准确同步，对定位分站时钟精度要求高，并且要同步校准,定位卡成本低,定位分站成本高。

矿用带式输送机新技术应用前景分析

肖华明, 孙士娇, 曹连民

2018, 44(4): 34-39. doi: 10.13272/j.issn.1627-251x.20171120049

<摘要>(35) <HTML> (6) <PDF>(8)

摘要:
探讨了带式输送机智能自动化集中控制和无人值守技术、输送带防纵撕技术、节能降耗新技术、快速安装与回撤技术等新技术的引入和应用前景。从视觉功能、听觉功能和触觉功能3个方面阐述如何真正实现无人值守；介绍了一种新型矿用输送带纵向撕裂识别装置，该装置利用摄像机视频识别技术对输送带表面损伤进行实时识别和判断；分析得出以芳纶作为骨架材料的新型橡胶输送带、视频识别智能调速技术、低阻力不锈钢托辊的应用能够有效实现节能降耗；介绍了一种带式输送机无基础固定方式，实现了带式输送机的快速安装与回撤。矿用带式输送机新技术的应用将逐步实现高智能化集中自动控制、快速高效安装和回撤等功能，为煤矿实现安全高产高效打下坚实基础。

综采工作面及两巷设备协同推进控制技术研究

王峰

2018, 44(4): 39-43. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017100026

<摘要>(86) <HTML> (7) <PDF>(19)

摘要:
针对目前综采工作面及两巷设备自动化程度低、协同控制性差等问题，提出了一种以综采工作面两巷支护、运输及辅助设备自移控制技术为基础，以基于Ethernet/IP通信协议的工业以太网为协同控制通信平台，以协同推进控制流程为决策依据的综采工作面及两巷设备协同推进控制技术方案。该方案能够实现综采工作面及两巷设备协同推进控制，有效减少作业人员数量，满足工作面快速、高效推进需求。

矿用高压电缆绝缘中气隙缺陷处电场分布及影响因素分析

杨硕, 耿蒲龙, 曲兵妮, 宋建成, 刘聚财, 田敏

2018, 44(4): 44-51. doi: 10.13272/j.issn.1627-251x.2017110050

<摘要>(52) <HTML> (6) <PDF>(5)

摘要:
为了全面掌握电缆绝缘中气隙缺陷处电场分布的影响因素及规律，以矿用高压XLPE电缆为研究对象，利用ANSYS有限元软件建立了包含气隙缺陷的电缆结构模型；在对绝缘中气隙的形状、尺寸与电场强度的关系进行理论分析的基础上，仿真研究了气隙的形状、尺寸、位置及绝缘层厚度对气隙中电场分布规律的影响。结果表明，4种不同形状的气隙中，椭圆柱体气隙缺陷处的电场强度最大，且垂直于绝缘中电场方向的气隙长度越大，气隙中电场强度越大；对于气隙尺寸，r值越大，气隙处电场强度越大，而气隙大小的变化对气隙处电场强度的影响并不大；对于不同半径的气隙，随着气隙距离导体屏蔽层距离的增大，气隙处最大电场强度均先增大后减小；对于给定尺寸的气隙，随着绝缘层厚度的减小，气隙中电场强度与绝缘中电场强度均相应增大。这些结论为气隙缺陷局部放电等相关研究奠定了基础，同时也为电缆的运行与维护检修提供了技术指导。

电牵引采煤机牵引部可靠性分析

葛红兵

2018, 44(4): 51-56. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17306

<摘要>(123) <HTML> (12) <PDF>(6)

摘要:
针对传统采煤机牵引部可靠性分析采用人工方式而难以及时发现故障隐患的问题，提出了一种基于故障树分析和模糊逻辑理论的电牵引采煤机牵引部可靠性分析方法。首先建立电牵引采煤机牵引部不牵引故障树，对故障树中基本事件的故障程度进行等级划分；然后采用模糊综合评判方法计算每个基本事件隶属于相应故障等级的隶属度，得出牵引部在各工作阶段的故障形式及故障率，从而实现对电牵引采煤机牵引部的可靠性分析和健康管理。

液压驱动式提升机过放液压缓冲系统研究

唐友亮, 张锦

2018, 44(4): 57-61. doi: 10.13272/j.issn.1627-251x.2017120069

<摘要>(57) <HTML> (6) <PDF>(6)

摘要:
分析了液压驱动式提升机液压缓冲系统的工作原理及系统动态性能的主要影响因素，基于AMEsim建立了系统仿真模型，仿真分析了过载阀通径、过载阀开启压力、发动机排量、箕斗自身质量和箕斗运行速度对箕斗位移和发动机进油口压力的影响规律。分析结果可为进一步优化设计提升机过放缓冲系统提供理论指导。

基于变差函数和局部方差图的煤岩图像纹理特征提取

黄蕾, 郭超亚

2018, 44(4): 62-68. doi: 10.13272/j.issn.1627-251x.17311

<摘要>(59) <HTML> (12) <PDF>(6)

摘要:
针对现有煤岩纹理特征提取采用局部二值模式算法存在分类准确率欠佳、算法运行效率较低及旋转纹理识别鲁棒性较差等缺陷，提出了一种基于变差函数和局部方差图的煤岩纹理特征提取算法。该算法首先在局部二值模式理论框架中逐像素计算局部方差得到局部方差图，然后在局部方差图中利用变差函数计算不同方向的变差函数向量，最后组合变差函数向量作为纹理特征，将所提取特征与局部二值模式特征融合完成煤岩纹理分类与识别。实验结果表明，该算法能够有效地提取局部方差的空间分布信息，实现对局部二值模式丢失信息的再利用，分类结果优于多种经典的局部二值模式纹理特征提取算法，分类准确率达到86%。

矿井供电系统弧光接地过电压形成过程研究

刘聚财, 耿蒲龙, 曲兵妮, 宋建成, 罗超, 李鑫, 田敏

2018, 44(4): 69-74. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017080063

<摘要>(50) <HTML> (6) <PDF>(6)

摘要:
为全面研究矿井供电系统弧光接地过电压形成过程，采用实时数字仿真仪搭建了矿井供电系统模型和间歇性电弧接地模型，分别对工频熄弧、高频熄弧及工频熄弧与高频熄弧同时存在的混合熄弧过程中过电压进行了仿真研究。结果表明：工频熄弧理论条件下暂态过电压最大值略低于历史实测值；高频熄弧理论条件下暂态过电压最大值随电弧重燃次数的增加而增大，且暂态过电压最大值高于历史实测值；混合熄弧情况下，高频熄弧出现次数越多且连续出现时，暂态过电压最大值越高；矿井供电系统发生电弧接地故障时，一般表现为工频熄弧与高频熄弧间隔出现的状态，高频熄弧连续出现3次以上的概率很小。

矿井人员融合定位系统

吴静然, 崔冉, 赵志凯, 有鹏, 张雷

2018, 44(4): 74-79. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17296

<摘要>(81) <HTML> (8) <PDF>(8)

摘要:
针对基于传统接收信号强度指示（RSSI）指纹定位算法的井下人员定位系统在离线采样阶段指纹数据库采集工作量大、易受井下环境影响，基于行人航迹推算（PDR）算法的定位系统存在误差累计的问题，设计了一种基于改进RSSI指纹定位算法和PDR算法的矿井人员融合定位系统。该系统采用GS1011控制器和MPU9150惯性传感器构成智能终端，将采集的惯性传感器、RSSI和时间戳数据通过井下WiFi网络上传至地面监控中心定位服务器；定位服务器采用扩展卡尔曼滤波对RSSI指纹定位算法和PDR算法的定位信息进行融合，实现井下人员定位。试验结果表明，该系统平均定位误差为1.79 m，小于单独采用RSSI指纹定位算法或PDR算法的系统定位误差，定位精度满足井下人员定位要求。

矿用电机车永磁同步电动机无位置传感器低速稳定控制

祝龙记, 黄琦

2018, 44(4): 80-85. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17300

<摘要>(55) <HTML> (8) <PDF>(8)

摘要:
为改善矿用电机车内置式永磁同步电动机无位置传感器低速控制的稳定性，提出了一种改进脉动高频电压注入法。该方法将高频正弦电压信号注入到估计的同步旋转坐标系直轴上，利用低通滤波器对交轴高频电流进行处理，获得含有转子位置角估算误差的信号，再将该信号输入龙伯格观测器，获取估算的转子位置信息。仿真和实验结果表明，该方法在低速段能准确估算转子位置角和转速，使电机车在低速段能平稳启动、运行和停车。

复杂环境下数显式仪表数码管定位与识别方法

张历, 刘斌, 桂军国, 金运玉, 张程, 杜兵, 刘博

2018, 44(4): 85-89. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017100053

<摘要>(31) <HTML> (5) <PDF>(9)

摘要:
针对矿山设备高压配电室机器人巡检系统中数显式仪表数码管难以有效定位与准确识别的问题，提出了一种复杂环境下数显式仪表数码管定位与识别方法。在数码管区域定位中，首先通过特征图像和标记分水岭算法初步定位数码管区域，然后使用大津阈值法和标记分水岭算法得到二值图像，并对其进行投影分割得到数码管字符，最后采用局部二值模式特征和支持向量机分类算法排除非数码管区域，提高数码管定位准确率；在数码管字符识别中，首先使用自适应Canny算法提取数码管字符边缘，然后采用Radon变换估计数码管字符倾斜角度，再使用滤波模板滤除噪点，最后通过穿线法识别数码管字符。试验结果表明，该方法能适应不同光照、数码管大小和字符倾斜角度，具有较高的定位和识别准确率。

智能矿山平台建设与实现

阙建立

2018, 44(4): 90-94. doi: 10.13272/j.issn.1627-251x.17317

<摘要>(143) <HTML> (23) <PDF>(33)

摘要:
针对现阶段数字化矿山建设中存在矿井基础参数采集内容少、集成数据综合利用价值低、数据应用分析比较单一等问题，探讨了智能矿山平台的内涵，提出了智能矿山平台设计架构，详细介绍了平台实现的关键技术。该平台利用感知技术及高可靠性的现场控制技术，可实现对作业现场环境、人员、设备的全方位感知及物联控制，对矿山整体生产过程实现智能监控；利用大数据处理技术构建统一的数据运维层，可实现矿山主数据、实时监测监控数据、地理地测数据、运营管理数据等的统一管理、利用，提高数据利用率；利用大数据及深度学习技术将采集、录入及抽取的数据进行汇总、分类处理，实现数据的综合利用，提升矿山管控能力。

基于Dijkstra算法的矿井最佳避灾路线分类求取

童兴, 原帅琪, 方伟鹏, 马晋钰

2018, 44(4): 94-99. doi: 10.13272/j.issn.1627-251x.17314

<摘要>(68) <HTML> (14) <PDF>(9)

摘要:
为使矿井避灾路线有更好的适用性，探讨了矿井面临不同类型灾害危险时最佳避灾路线分类求取方法。根据不同灾变的特点，将矿井灾害分为突水灾害，煤与瓦斯突出、瓦斯或煤尘爆炸、矿井火灾，冒顶事故三大类；绘制三类灾害的可行避灾路线拓扑图，并计算各条巷道的当量长度；将巷道当量长度作为可行路线各边的权值代入拓扑图中，用最短路径算法Dijkstra算法求解各拓扑图对应的最佳避灾路线。分析结果表明，基于Dijkstra算法的矿井最佳避灾路线分类求取方法扩大了避灾路线的选取范围，在避灾人员较多时，可使巷道系统的通行能力得以充分发挥。

基于虚拟现实技术的煤矿全液压钻机培训系统

王天龙, 乔杰, 彭涛, 姚亚峰, 刘睿全

2018, 44(4): 100-104. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017120016

<摘要>(78) <HTML> (17) <PDF>(9)

摘要:
针对传统煤矿全液压钻机培训效果不理想的问题，开发了一种基于虚拟现实技术的煤矿全液压钻机培训系统。该系统由下位机和上位机组成，二者之间通过FX2N系列PLC编程口实现通信；下位机利用PLC完成钻机虚拟操控台控制指令的采集和处理；上位机应用Quest3D虚拟软件实现虚拟钻机和场景搭建、关键零部件虚拟拆装和虚拟钻机动作编程。该系统人机交互性能良好，操作简单易懂，缩短了培训周期，降低了培训成本。

用于求解露天矿运输问题的改进差分进化算法

彭程, 隋晓梅, 王辉俊

2018, 44(4): 104-108. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017100044

<摘要>(74) <HTML> (9) <PDF>(6)

摘要:
针对露天矿运输问题，以露天矿开采能力和运输能力为约束条件，以运输费用最小为目标函数，建立了露天矿运输问题的数学模型。针对智能优化算法用于求解露天矿运输问题时容易陷入局部最优解的问题，提出了一种改进差分进化算法。该算法通过在差分进化算法中引入归一化操作，使得运输问题中的等式约束能自动成立，有利于跳出局部最优解。应用结果表明，该算法具有较好的可重复性，利用该算法对露天矿运输问题进行优化后，运输成本明显降低。

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2018年第44卷第4期

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