工矿自动化

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胡青松, 钱建生, 李世银, 孙彦景, 张朕

2021, 47(1): 1-8. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17684

<摘要>(128) <HTML> (13) <PDF>(11)

摘要:
矿山动目标定位系统为煤矿智能化建设提供基于位置的服务。而传统的矿井定位系统中定位信标与定位标签之间大多采用单一或组合通信技术，结构不灵活，覆盖范围受限，鲁棒性不高，定位精度有限；使用单一或组合测距技术，无法根据使用场景的不同自适应选择最优测距技术；位置求解算法固定，无法根据使用场景的不同和信号变化自适应选择最优求解算法。提出了全源矿井定位新范式，可根据定位环境和目标承载平台的变化，从所有可用定位信号测量设备中动态选择满足当前需求的最优设备组合，自适应地从可用的测距算法、位置解算算法、结果优化算法中选择最优的算法组合，计算出目标节点的最优位置。给出了全源矿井定位系统架构，探讨了矿井中可用的定位信号测量设备和可用于定位的测量属性值类型，对比了单一矿井定位与全源矿井定位在定位服务器方面的功能差异。研究了全源矿井定位中的3项关键技术：统一定位框架技术，旨在解决全源定位的模块化、组合式、可扩充需求；全源定位信息融合技术，对测量属性值进行有机组织，达到提高定位精度的目的；通信定位一体化技术，通过无线通信网络本身所具有的定位能力，简化全源矿井定位系统的设计并提高定位精度。提出了基于“端-边-云”的全源矿井定位系统实施架构，以便与煤矿智能化的主流建设模式相适应，大幅降低实施难度和系统成本。

瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置研制及应用

巴全斌

2021, 47(1): 9-14. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020070104

<摘要>(83) <HTML> (12) <PDF>(9)

摘要:
瓦斯抽采钻孔孔周裂隙和封孔段空隙通道是造成钻孔漏气失效的主要原因。为有效检测钻孔漏气通道，基于管流流体力学理论和漏气检测判别方法，研制了瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置。通过检测不同钻孔深度气样参数并分析其分布规律和突变情况，确定抽采钻孔失效原因和漏气通道位置；检测装置采用高稳压阻式压力传感器、激光甲烷传感器和荧光氧气传感器实现抽采负压、瓦斯浓度和氧气浓度检测，并采用1.5 m/节快接式25 mm薄壁不锈钢管作为取气管件，钻孔检测深度达30 m。现场应用结果表明，抽采管段检测参数变化稳定，说明抽采管未发生破损或接口漏气等，抽采管密封效果较好；在封孔段，距孔口9~18 m范围内存在多处不同程度的突变点，最大漏气通道在距孔口9~12 m范围内，说明原封孔深度不足，原封孔工艺无法有效密封漏气通道。将封孔深度增加至12 m，并采用“两堵一注”带压注浆封孔工艺，进行对比试验，结果表明，改进后试验钻孔整体抽采效果大幅改善，孔口瓦斯体积分数提升至55%以上，在距孔口12 m以深范围内瓦斯体积分数变化稳定，氧气体积分数近乎为0，漏气通道减少。试验结果验证了瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置能够有效检测漏气通道，为有针对性地调整封孔方式和相关参数及后续改进工作提供依据。

网络化高精度和高稳定性阵列电子胶带秤仪表

宗浩, 阁智祺, 华钢

2021, 47(1): 15-20. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020100061

<摘要>(72) <HTML> (13) <PDF>(9)

摘要:
通过设计高灵敏秤体、提高称重传感器采样精度等提高电子胶带秤计量精度的传统方法很难补偿胶带张力引起的称重误差;而通过并行设置多个秤体、构成阵列秤的方式能够减小胶带张力对计量精度的影响。基于内力理论分析得出电子胶带秤首尾两端的胶带张力是造成称重误差的主要原因，且两端胶带张力占比随称重单元增多而变小，因此阵列电子胶带秤可改善胶带张力变化对计量精度的影响和稳定性。设计了以高性能ARM处理器STM32F767为控制核心的网络化高精度和高稳定性阵列电子胶带秤仪表，实现了8路称重阵列动态计量、逻辑控制、人机交互、掉电存储、工业控制与通信、互联网远程监控等功能。采用静态挂码方式对该仪表进行试验，结果表明该仪表的称重误差约为0.03%，且对胶带速度和载荷引起的张力变化不敏感，具有较高的计量精度和稳定性。

面向全生命周期管理的煤机设备信息分类编码

张建中

2021, 47(1): 21-27. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020070016

<摘要>(113) <HTML> (16) <PDF>(13)

摘要:
针对目前煤机设备在跨全生命周期管理过程中存在大量信息孤岛，导致无法进行数据深化应用的问题，从煤机设备全生命周期业务流程产品链、资产链和价值链运作模式出发，结合现有国际、国家、煤炭行业和相关领域的信息分类和编码标准，采用统一建模语言（UML）和面向对象分析方法（OOA），提出了一种面向全生命周期管理的煤机设备信息分类编码体系设计思路。首先，采用线分类法和面分类法相结合的混合分类法对煤机设备信息分类；然后，利用GS1编码体系的GTIN实现煤机设备类别唯一标志，采用附加属性方式关联煤机设备的MJLBM-1编码；最后，采用EPC编码体系的SGTIN-96编码进行单台煤机设备唯一标志，实现SGTIN与GTIN的转换。应用实例验证了该分类编码体系的可行性，一定程度上解决了煤机设备信息分类和编码混乱、规范性差和信息共享难等问题，并且与全球GS1系统实现了体系兼容，拓宽了煤炭行业相关产品和技术的流通领域。

大直径瓦斯抽采钻孔非凝固膏体材料封孔技术及设备研究

唐卫东, 李晓伟, 周冬

2021, 47(1): 28-35. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020040071

<摘要>(93) <HTML> (16) <PDF>(9)

摘要:
针对大直径瓦斯抽采钻孔密封方法采用固体材料封孔初期密封效果好，但随着时间推移，存在封孔变形破坏后的钻孔抽采瓦斯浓度急速衰减的问题，提出了一种大直径瓦斯抽采钻孔非凝固膏体材料封孔技术。该技术利用膨胀水泥与非凝固膏体材料配合形成多段"固、液、固"结构，利用膨胀水泥材料形成三段固体封孔段，然后在不同抽采时间段在固体封孔段中注入非凝固膏体材料，实现了钻孔抽采全过程的有效密封及抽采不同时间段的二次、多次封孔。基于大直径钻孔孔周裂隙半径的理论分析结果，对最佳注浆压力和黏度的关系进行了数值模拟，研究了非凝固膏体材料封孔的相关技术参数，得到最佳注浆压力为1.2 MPa，最佳黏度为0.001~0.03 Pa·s。根据研究得到的注浆压力和黏度研制了一种封孔设备，设备利用"固、液、固"技术原理形成多段封孔结构，实现了固封液、液封气的抽采封孔模式。现场工业试验结果表明，大直径瓦斯抽采钻孔非凝固膏体材料封孔技术利用膏体材料具有随钻孔时空变化的特征，能有效解决固体材料封孔因钻孔变形而形成新裂隙，造成封孔失败、抽放浓度衰减过快的难题，且二次补浆后抽采体积分数能提升10%左右，有效提高了瓦斯抽采率。

基于强化学习的煤矸石分拣机械臂智能控制算法研究

张永超, 于智伟, 丁丽林

2021, 47(1): 36-42. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020080047

<摘要>(133) <HTML> (23) <PDF>(14)

摘要:
针对传统煤矸石分拣机械臂控制算法如抓取函数法、基于费拉里法的动态目标抓取算法等依赖于精确的环境模型、且控制过程缺乏自适应性，传统深度确定性策略梯度（DDPG）等智能控制算法存在输出动作过大及稀疏奖励容易被淹没等问题，对传统DDPG算法中的神经网络结构和奖励函数进行了改进，提出了一种适合处理六自由度煤矸石分拣机械臂的基于强化学习的改进DDPG算法。煤矸石进入机械臂工作空间后，改进DDPG算法可根据相应传感器返回的煤矸石位置及机械臂状态进行决策，并向相应运动控制器输出一组关节角状态控制量，根据煤矸石位置及关节角状态控制量控制机械臂运动，使机械臂运动到煤矸石附近，实现煤矸石分拣。仿真实验结果表明：改进DDPG算法相较于传统DDPG算法具有无模型通用性强及在与环境交互中可自适应学习抓取姿态的优势，可率先收敛于探索过程中所遇的最大奖励值，利用改进DDPG算法控制的机械臂所学策略泛化性更好、输出的关节角状态控制量更小、煤矸石分拣效率更高。

改进的井下人员定位PDR算法研究

孙延鑫, 毛善君, 苏颖, 杨梦

2021, 47(1): 43-48. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020080086

<摘要>(88) <HTML> (8) <PDF>(13)

摘要:
传统的行人航位推算（PDR）算法用于井下人员定位时，因步频检测、步长估计和航向估计阶段的姿态累计误差导致定位误差逐渐增大，而常用的零速校正、航向漂移消除、步态信号优化等误差修正方法无法改变PDR算法的固有缺陷，定位精度有待提高。提出采用改进的峰值检测法实现PDR算法中步频检测，基于深度循环神经网络（RNN）实现步长估计。将改进的PDR算法用于井下人员定位：首先采用手机加速度传感器、陀螺仪、磁力计获取行人运动数据；然后采用改进的峰值检测法获取固定时间间隔内的平均步频，与时间间隔、加速度及加速度方差作为特征输入训练后的深度RNN模型进行步长估计；最后结合估计的航向角预测人员当前位置。试验结果表明，改进的井下人员定位PDR算法对测试集数据的预测相对误差为5.9%，对实际测试路线的定位相对误差为1.6%~3.9%，小于传统PDR算法定位误差，有效提高了井下人员定位精度。

基于捷联惯性导航的矿用单轨吊机车定位算法

郭梁, 宋建成, 宁振兵, 王明勇, 吝伶艳, 黄健琦

2021, 47(1): 49-54. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020080015

<摘要>(102) <HTML> (16) <PDF>(11)

摘要:
针对煤矿井下单轨吊机车常用定位方法存在定位精度低和定位成本高的问题，提出了一种基于捷联惯性导航的矿用单轨吊机车定位算法。采用九轴惯性测量单元(IMU)采集机车加速度数据，并对加速度数据进行限幅滤波和去零偏等预处理，解算并输出姿态角和加速度值；采用方向余弦矩阵法滤除加速度数据中所含的重力分量，消除该分量对数据的干扰；利用加速度变化率阈值法和零速修正法修正稳态误差，使稳态加速度和速度更接近真实值；采用Lagrange插值多项式测距法测量单轨吊机车的行驶距离，并利用测距结果定时修正法来补偿测距误差，根据机车的起点和行驶距离实现定位。实验结果表明，当车辆行程为30.8 m时，测距误差基本在0.65 m以内，可以达到高精度、低成本的定位要求。

基于瞬态模型的井下抽采主管道泄漏定位方法研究

张逸斌, 张浪, 张慧杰, 李伟, 刘彦青, 桑聪

2021, 47(1): 55-60. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020080024

<摘要>(103) <HTML> (12) <PDF>(11)

摘要:
针对现有煤矿井下瓦斯抽采主管道漏点定位大多采用单一定位方法，存在适用性差、效率低、易受环境影响等问题，结合流量平衡法、负压波法和小波降噪原理，提出了一种基于瞬态模型的井下抽采主管道泄漏定位方法。首先分析了管道首末两端流量变化规律及差值大小，排除干扰信号，利用流量平衡法对管道泄漏状态进行定性分析，判断管道是否泄漏：比较正常运行及发生泄漏情况下的流量变化，当管道首末两端流量差大于管道流量差阈值时，即为工况改变或发生泄漏；然后根据负压波在管道内的传播机理，采用小波降噪技术对压力信号进行消噪处理，结合邻域差值法寻求信号突变点；最后通过泄漏定位公式计算漏点位置，从而实现对管道漏点位置的有效定位。仿真分析结果验证了该方法的准确性。

普通钻孔和定向钻孔联合预抽煤巷条带瓦斯研究

季鹏飞, 郭英, 张垒, 孔祥国, 王旭, 周雨璇

2021, 47(1): 61-66. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020030071

<摘要>(92) <HTML> (12) <PDF>(7)

摘要:
针对采用单一顺层普通钻孔或定向钻孔预抽煤巷条带瓦斯时存在普通钻机施工长钻孔易偏离轨迹、定向钻机施工成本较高等问题，以青龙煤矿21601掘进工作面为研究背景，提出了采用普通钻孔和定向钻孔联合预抽煤巷条带瓦斯。数值模拟结果表明：单钻孔预抽瓦斯时，抽采初期钻孔终孔位置处钻孔轴向瓦斯压力等值线呈“V”形分布，随着抽采时间延长，瓦斯压力“V”形分布逐渐平滑；钻孔径向瓦斯压力以钻孔为中心呈环状依次向外递增；预抽93 d时的有效抽采半径达3.80 m；普通钻孔和定向钻孔可分别有效控制煤巷两帮15 m和煤巷掘进工作面前方200 m范围内瓦斯。现场应用结果表明：普通钻孔和定向钻孔联合预抽时，瓦斯抽采总量平均值为19.86×103 m3，瓦斯抽采体积分数平均值为53.5%，瓦斯抽采纯流量平均值为1.97 m3/min，瓦斯抽采混合流量平均值为3.68 m3/min，残余瓦斯含量小于8 m3/t，瓦斯抽采效果良好。

白龙山煤矿10201工作面合理挡风帘长度确定

崔传发

2021, 47(1): 67-73. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020050057

<摘要>(95) <HTML> (12) <PDF>(6)

摘要:
针对白龙山煤矿10201工作面漏风严重和上隅角瓦斯浓度偏高的问题，利用Fluent软件对进风侧不同挡风帘长度下工作面风量和瓦斯浓度、采空区瓦斯分布和自燃氧化带的变化规律进行了数值模拟研究，结果表明：在工作面距进风巷0～80 m范围内，随着挡风帘长度增加，工作面风量逐渐增加；在工作面距进风巷0～190 m范围内，随着挡风帘长度增加，工作面瓦斯浓度逐渐下降；挡风帘可降低采空区回风侧浅部和中部的瓦斯浓度，而对于采空区进风侧和回风侧深部区域，挡风帘会使瓦斯浓度有所上升；在进风侧设置挡风帘会使采空区进风侧自燃氧化带宽度变大、采空区回风侧自燃氧化带宽度减小，且随着挡风帘长度增加，采空区进风侧自燃氧化带逐渐向工作面靠近。根据数值模拟结果，确定合理挡风帘长度为5 m，应用结果表明：挂帘后工作面有效风量增加，瓦斯体积分数平均值为0.521%，降幅达13.5%，一氧化碳体积分数平均值为2.26%，降幅为8.1%，降低了上隅角瓦斯超限和采空区自然发火的危险性。

自适应局部迭代滤波在齿轮故障识别中的应用

郭德伟, 普亚松, 江洁, 俞利宾, 闵洁, 张文斌

2021, 47(1): 74-80. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020070070

<摘要>(122) <HTML> (15) <PDF>(8)

摘要:

针对齿轮实测信号因受噪声干扰而不能准确反映故障特征的问题，提出将自适应局部迭代滤波应用到齿轮故障识别中，与样本熵、灰色关联度相结合实现齿轮的故障识别。利用自适应局部迭代滤波将齿轮非平稳信号分解为有限个平稳的本质模态函数，通过计算各本质模态函数的样本熵，发现以齿轮系统的转频信号对应的本质模态函数的样本熵为界，前几个本质模态函数的样本熵能表征不同故障类型的特征；计算齿轮系统正常、齿面轻度磨损、齿面中度磨损和断齿4种工况下多个训练样本的样本熵的平均值，将其作为对应工况标准故障模式的参考值；计算待检测样本的样本熵与各状态下训练样本的样本熵平均值之间的灰色关联度，与待识别样本灰色关联度最大的标准故障模式即被认为是待识别样本的故障类型。实例分析结果表明，通过自适应迭代滤波能有效抑制模态混叠现象，发现明显的齿轮转频信号，而采用集合经验模式分解（EEMD）方法进行信号分解后，模态混叠现象比较明显，且在EEMD的分解结果中基本看不出齿轮的转频分量；4种工况的样本熵曲线形状存在明显差异，说明样本熵能有效表征齿轮故障特征的变化；灰色关联度方法能有效地将4种不同的故障类型进行分类识别，分类识别性能优于BP神经网络，对小样本数据具有较好的分类识别能力。

大功率三电平PWM整流器无权值系数预测控制

程玮玮, 吴瑞

2021, 47(1): 81-86. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020070015

<摘要>(74) <HTML> (11) <PDF>(8)

摘要:
针对传统预测控制算法中成本函数的权值系数设计复杂的问题，提出了一种大功率三电平PWM整流器无权值系数预测控制算法。在引入目标跟踪误差容许界限区间的基础上，计算电流指令跟踪与中点电位调节多目标满意优化控制的Pareto优解集：当Pareto优解集为空集时，利用基于控制偏差程度衡量函数的电流指令跟踪与中点电位调节目标成本函数，消除了传统预测控制中成本函数的权值系数；当Pareto优解集不为空集时，设计了一种新型开关损耗成本函数，实现了整流器低开关频率控制。仿真结果验证了该算法的有效性及动态性能。

双耦合LCL拓扑ICPT系统的强抗偏移方法研究

简殷文, 程志江, 陈星志, 杨涵棣

2021, 47(1): 87-93. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020080036

<摘要>(190) <HTML> (10) <PDF>(9)

摘要:
感应耦合式电能传输（ICPT）系统在线圈偏移时会造成输出功率和输出电压波动，现有的抗偏移方法存在过于依赖系统建模且自适应性较差的问题，且大多没有考虑耦合系数连续变化对系统输出特性的影响。针对上述问题，以基于DDQ线圈的双耦合LCL拓扑ICPT系统为研究对象，提出了一种基于变论域的模糊自适应控制的强抗偏移方法。首先通过电路分析推导出双耦合LCL拓扑ICPT系统的输出功率表达式，得到输出功率与耦合系数及系统参数之间的关系；然后借助有限元分析软件ANSYS对DDQ线圈进行三维磁场建模，得到了耦合系数与线圈偏移量之间的对应关系，在此基础上，以得到的3组偏移量与耦合系数的对应值为数据，并以系统输出功率波动的偏差平方和为目标函数，提出了基于自适应粒子群的ICPT系统参数优化方法，得到输出功率波动最小的一组系统最优参数值，一定程度上提升了系统的抗偏移性能；最后采用基于变论域的模糊自适应控制方法，通过动态调节PID控制系数的修正值实现快速调节负载端电压的目的，以使系统输出较高的功率。仿真结果表明：该方法解决了现有方法存在的自适应性较差的问题，能很好地适应耦合系数连续变化的工况，具有较好的适应性和控制效果，提升了ICPT系统的强抗偏移性能，维持了负载端输出电压的基本恒定。

掘进工作面气动式风流调控装置研究

龚晓燕, 崔小强, 雷可凡, 赵宽, 刘辉, 冯雄

2021, 47(1): 94-99. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17634

<摘要>(89) <HTML> (12) <PDF>(9)

摘要:
目前掘进工作面常用的通风总量控制方式难以动态调节风筒出风口风流，导致风量不足或风流分布不合理，造成瓦斯和粉尘积聚等安全隐患。以柠条塔矿S1200-Ⅲ掘进面为例，通过分析原始风场存在的问题及风流调控需求，设计了一种通过气压缸或气动马达驱动机械结构实现出风口偏转角度、口径大小及前后位移动态调节的气动式风流调控装置，介绍了该装置机械系统、气动执行系统和控制系统的设计方案。采用ANSYS Workbench软件对机械系统的安全性进行了有限元分析，结果为最大应力87.2 MPa，安全系数2.69，最大变形量0.84 mm，平均变形量0.42 mm。采用FluidSIM软件对气动执行系统进行了仿真分析，结果表明装置可完成既定动作，且运行平稳、可靠。井下测试结果表明，采用该装置后，司机处与行人呼吸带风流分布更合理，在风筒出风口距工作面5 m时，司机处与行人呼吸带粉尘浓度较调控前分别降低了45.3%和33.4%，出风口距工作面10 m时分别降低了40.4%和34.3%。

高瓦斯矿井高、底抽巷联合抽采瓦斯技术研究

高宏, 杨宏伟

2021, 47(1): 100-106. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020060054

<摘要>(112) <HTML> (13) <PDF>(11)

摘要:
针对煤矿松软低透煤层U型通风回采工作面的瓦斯治理存在抽采效率低、抽采浓度低、煤层透气性差、打钻成孔难等问题，以山西晋煤集团赵庄矿1307综采工作面为研究对象，提出了一种高瓦斯矿井高抽巷和底抽巷联合抽采的瓦斯抽采技术，即在原有U型通风的基础上外加一条高抽巷、一条中部底抽巷和一条边部底抽巷，边部底抽巷掩护2个掘进工作面的掘进，中部底抽巷穿层区域条带预抽本煤层瓦斯，高抽巷抽采上隅角瓦斯。确定了边部底抽巷和中部底抽巷的层位、钻孔布置及高抽巷的合理层位布置。实际应用结果表明，边部底抽巷掩护的煤巷掘进工作面最大瓦斯体积分数为0.48%，穿层钻孔抽采有效降低了掘进工作面的瓦斯涌出量；中部底抽巷抽采本煤层瓦斯后，瓦斯含量平均下降了4.18 m3/t；高抽巷抽采负压为12～15 kPa时，抽采纯量在46.13 m3左右，减小了瓦斯向工作面涌出。

矿井延时震源同步采集装置设计

崔伟雄

2021, 47(1): 107-111. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020070064

<摘要>(96) <HTML> (9) <PDF>(8)

摘要:
在矿井地震勘探工程中，炸药震源从通电到爆炸存在一定的时间延迟，这一延迟时间直接影响矿井地震资料处理及勘探成果的准确性。为保证煤矿井下数据采集时间精度，设计了矿井延时震源同步采集装置。当发爆器起爆时，发爆器起爆电雷管发出的高压电流通过电流互感器作用产生感应电流，通过整形电路将感应电流信号转换成矿用节点式地震仪能够识别的电压脉冲信号，同时近场震动拾震器接收炸药延时起爆产生的震动信号并传输给地震采集分站；地震采集分站以震动信号时间和脉冲信号时间作为地震数据同步时间的识别依据，从而获得震源爆炸的精确延迟时间；校正数据采集过程中单炮的延迟时间，可提高地震采集系统的同步精度。结构设计方面，采用穿心式电流互感技术实现了无源电路的设计，有效地解决了爆破母线与同步采集装置连接问题；通过锚杆连接孔将同步采集装置快速安装固定于炮孔附近的锚杆上，既解决了同步采集装置在炮孔附近就近安装的问题，又可方便、快捷、精准地接收近场地震冲击波。测试结果表明，同步采集装置可在10 μs内完成触发，触发信号幅度约为2.5 V，持续时间约为30 ms，性能指标达到了地震波勘探同步采集设备的要求。

矿用本质安全型线阵列X射线接收箱设计

方崇全

2021, 47(1): 112-117. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020050022

<摘要>(68) <HTML> (12) <PDF>(11)

摘要:
针对矿用隔爆型线阵列X射线接收箱不适应高带速输送带无损探伤，且对于宽带面输送带无损探伤时存在隔爆外壳加工困难、质量大等问题，设计了一种以FPGA为核心的矿用本质安全型线阵列X射线接收箱。该X射线接收箱由信号探测板及信号处理板组成，信号处理板支持4条总线接入，每条总线最多级联6块信号探测板，每块信号探测板搭载4个X射线探测器，X射线探测器的像元间距为1.6 mm且具备16个探测通道，因此X射线接收箱检测宽度可达2.4 m。信号探测板用于采集经输送带衰减后的X射线信号并转换为线阵列X射线图像数据，信号处理板实现对信号探测板图像数据的同步高速采集和处理，同时采集输送带实时运行速度，并通过千兆以太网接口传输数据。测试结果表明，该X射线接收箱具有质量小、安装方便等特点，满足高带速、宽带面的煤矿钢丝绳芯输送带X射线无损探伤的需求。

用于煤矸识别的振动传感器设计

曹贯强, 尉瑞, 孟祥涛, 赵文生, 刘清

2021, 47(1): 118-122. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020070097

<摘要>(164) <HTML> (15) <PDF>(37)

摘要:
目前自动化放顶煤开采煤矸识别技术中，伽马射线成本太高且对人体有害；红外技术受环境温度影响较大；雷达探测在煤层较厚时信号衰减严重；声音技术成本低、难度小，但受外界声音信号干扰严重；图像技术在煤矸颜色差别大时有效，但受粉尘、光线因素影响较大；振动技术具有声音技术的优点，同时又可以避免环境噪声干扰，具有较高的检测精度。顶煤和矸石的性能有所不同，落到液压支架尾梁上时产生的振动信号也表现出不同的特征。针对该特征，设计了一种振动传感器，该传感器安装在液压支架尾梁的腹板处，对顶煤或矸石砸到液压支架上产生的振动信号进行感知，通过信号处理和分析辨识出放煤过程中的煤块和矸石。该传感器利用加速度计采集尾梁振动信号，并对采集数据进行前端滤波处理；利用傅里叶变换对数据进行功率谱分析，得到单位时间内的最大振动频率、幅值及功率谱能量。实验室测试结果表明，该传感器测量误差在1%以内。井下测试结果表明，振动传感器采集的信号大部分是煤块落下时的振动信号，其频率范围为100～200 Hz，而矸石落下时的振动信号频率在200 Hz以上，根据振动信号特征能够识别出顶煤和矸石。

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