工矿自动化

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孙继平

2015, 41(1): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.001

<摘要>(91) <PDF>(18)

摘要:
分析了2004—2013年全国煤炭产量、事故总量、百万吨死亡率和重特大事故变化情况：煤炭产量平均每年增长1.94亿t，事故起数平均每年减少337起，死亡人数平均每年减少551人，百万吨死亡率平均每年减少0.310。提出了低瓦斯和高瓦斯矿井宜选用热催化矿用甲烷传感器；煤（岩）与瓦斯突出矿井宜选用矿用激光甲烷传感器；回采工作面上隅角、掘进工作面、高冒地点、采掘设备、运输设备等宜采用矿用无线传感器，并通过无线输电解决矿用无线传感器供电问题；救护队超前有害气体探测、采空区气体探测、高冒顶板等人员不便到达的地点气体探测宜采用矿用气体遥测传感器；传感器自动调零适用于便携式气体检测仪和无线传感器。提出矿用分布式光纤测温系统监测采空区火灾的轴向布置和蛇形布置方法；煤矿井下胶带、电缆和电气设备火灾监测宜采用矿用分布式光纤测温系统。提出自动化采煤宜采用基于采煤模型的记忆割煤、远程控制方法；带式输送机节能控制宜选用激光胶带秤；矿井供电系统宜采用矿用光纤纵差保护和光纤闭锁综合防越级跳闸系统。

大型机电设备健康状态评估方法研究

李晋, 朱强强, 范旭峰, 孟阳, 陈思安

2015, 41(1): 6-9. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.002

<摘要>(170) <PDF>(28)

摘要:
根据大型机电设备健康状态评估的复杂性和影响因素的非线性、模糊性及灰度性特点，从设备的产品质量、运行工况、历史数据3个主要方面构建设备健康状态评判指标体系，并设计了基于模糊-灰度-变权求和的分层设备健康状态综合评估模型。选用矿用带式输送机对综合评估模型进行验证，结果表明，运用该模型得出的评估结果与设备实际运行情况相吻合，该模型对于大型机电设备的健康状态评估及安全生产具有一定的实际意义。

综放开采覆岩导水裂隙带高度研究

张辉, 朱术云, 李秀晗, 李涛, 孟凡贞

2015, 41(1): 10-14. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.003

<摘要>(49) <PDF>(5)

摘要:
为了对某工作面3煤层综放开采后的顶板水害防治提供理论依据，分别采用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中的经验公式预计、数值模拟和井下仰孔分段注水法实测3种方法对回采工作面的覆岩导水裂隙带高度进行了研究，所得经验公式预计值为51.1，59.0 m，数值模拟计算值为63.5 m，实测值为65.4 m；综合比较分析得出该地质条件下开采覆岩导水裂隙带高度为63.5~65.4 m，山西组砂岩含水层位于导水裂隙带范围内，属于直接充水含水层，但裂隙带未波及石盒子组砂岩含水层与新近系松散含水层，正常综放开采不会对工作面涌水产生直接影响。

特种煤矿人员定位系统设计

王维, 霍振龙, 凌云, 谭达克

2015, 41(1): 14-17. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.004

<摘要>(70) <PDF>(7)

摘要:
针对特种煤矿需要对上井人员进行定位的要求，提出了采用双频率的特种煤矿人员定位系统的设计方案；详细介绍了该系统结构及基本工作原理，重点分析了系统关键硬件技术和系统软件功能的设计。该系统通过低频定位器实现了特种煤矿人员的全方位定位与跟踪，提高了特种煤矿的管理效率和安全水平。

连接算法在煤矿安全生产中的应用

黄伟力, 刘影

2015, 41(1): 18-20. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.005

<摘要>(52) <PDF>(5)

摘要:
分析了影响煤矿安全生产的因素，引入大数据技术对煤矿安全生产数据进行分析；提出了一种基于Bloom过滤器的星型连接算法，用于处理大数据分析过程中多表连接问题。试验结果表明，与传统算法相比，该算法能在空间和时间上提高采用大数据技术分析煤矿安全生产数据的效率。

煤层气井压力和温度监测系统设计

周兴, 孔善右, 丁恩杰, 申建

2015, 41(1): 21-24. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.006

<摘要>(81) <PDF>(4)

摘要:
针对目前煤层气井压力、温度信息获取方式存在因人工采集导致信息孤岛、无法连续获得数据、压力传感器和温度传感器漏水等问题，提出了一种基于物联网的煤层气井压力和温度监测系统，给出了系统结构和软硬件架构，重点介绍了基于MEMS技术设计、真空封装、采用电阻负载调制方式发送数据的新型传感节点的设计方案。测试及试运行结果表明，该系统具有较好的可靠性、实时性和易操作性，其应用有效减少了现场人数，降低了安全事故发生频率。

矿井瓦斯地质智能预警平台的建设与应用

崔俊飞, 唐韩英

2015, 41(1): 25-29. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.007

<摘要>(61) <PDF>(9)

摘要:
针对煤矿企业瓦斯地质资料缺乏有效管理、瓦斯地质图更新困难及利用率不高的现状，从瓦斯地质预警原理、数据库、平台结构、功能模块、关键技术、预警保障机制等方面介绍了一种矿井瓦斯地质智能预警平台建设方案。该平台采用GIS技术建立瓦斯地质空间数据库，实现了瓦斯地质相关数据的集中、有效管理及瓦斯地质图的自动更新；采用WCF技术实现了跨图形平台的瓦斯地质相关图件的数据共享；以瓦斯地质学理论为指导，形成了一套完整的瓦斯地质预警指标体系，综合分析工作面前方的瓦斯赋存、地质构造、煤层赋存等情况，实现了瓦斯地质的实时超前预警。应用结果表明，该平台各项预警结果与现场实测情况完全一致，效果良好。

无线传感网络节点锂电池剩余电量估算方法

杨磊, 杨怿, 杨东勇, 顾东袁

2015, 41(1): 29-32. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.008

<摘要>(63) <PDF>(2)

摘要:
针对采用锂电池电量检测芯片DS2786进行剩余电量估算存在误差较大的问题，结合DS2786芯片和卡尔曼滤算法，提出了一种面向无线传感网络节点锂电池的剩余电量估算方法。该方法通过建立能表征锂电池特性的等效电路模型，将芯片DS2786所获得的锂电池两端开路电压和放电电流作为卡尔曼滤波算法的输入参数，进行精确的剩余电量估算。实验结果表明，该方法对于锂电池剩余电量的估计误差可维持在3%以内，且算法复杂度低，能满足嵌入式设备的应用要求。

煤矿物联网应用水平评估

李贤功, 路娟, 王浩佳

2015, 41(1): 36-40. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.010

<摘要>(31) <PDF>(2)

摘要:
依据物联网标准体系，构建了煤矿物联网应用水平的评价指标体系，利用模糊综合评价方法给出了煤矿物联网应用水准指标体系评价模型；以某煤矿物联网建设情况为例，对评价模型进行了验证分析。分析结果表明，该评价模型能客观地反映出煤矿物联网建设的现实情况和不足之处，可为煤炭企业制定物联网发展战略提供参考。

电动机故障诊断技术探讨

王惠中, 効迎春, 张荧, 朱宏毅

2015, 41(1): 40-44. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.011

<摘要>(59) <PDF>(10)

摘要:
介绍了电动机常见电气故障和机械故障的类型及产生原因，详细阐述了短时傅里叶变换、小波变换、小波包变换、经验模态分解等基于信号处理的诊断方法，以及基于专家系统、模糊理论、支持向量机、神经网络等的智能诊断方法在电动机故障诊断中的应用，指出多种诊断方法相结合以及信息融合方法是电动机故障诊断技术的发展趋势。

煤矿输送带传输故障实时监测技术

王建勋

2015, 41(1): 45-48. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.012

<摘要>(45) <PDF>(14)

摘要:
分析了断带、纵向撕裂、跑偏、水煤和碎煤堆积等常见的煤矿输送带传输故障及其原因，总结了目前针对煤矿输送带常见传输故障的监测技术及其存在的主要问题；为了解决现有输送带传输故障实时监测技术只能事后报警、不能提前预警的局限性，提出了一种基于机器视觉技术的煤矿输送带传输智能监测及预警系统。

障碍物对磁耦合谐振无线输电系统传输效率的影响

田子建, 杜欣欣, 朱元忠, 王娟

2015, 41(1): 49-53. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.013

<摘要>(32) <PDF>(4)

摘要:
分析了煤矿井下对无线电能传输的需求，研究了微波、电磁感应、磁耦合谐振3种无线输电技术的特点及其在煤矿井下的适用性，认为磁耦合谐振无线输电技术可用于煤矿井下；重点分析了不同材质的障碍物对磁耦合谐振无线输电系统传输效率的影响，采用HFSS三维电磁仿真软件搭建了磁耦合谐振无线输电系统仿真模型，分别采用金属障碍物和非金属障碍物进行实验研究，结果表明非金属障碍物对磁耦合谐振无线输电系统的传输效率没有影响，金属障碍物则会降低系统传输效率，且增加金属障碍物厚度或侧面积会加大影响程度。

煤矿井下人员人脸轮廓提取方法

牛玉梅, 陈立潮, 潘理虎

2015, 41(1): 53-57. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.014

<摘要>(37) <PDF>(7)

摘要:
针对煤矿井下人员脸部轮廓难以提取而导致考勤系统识别率低的问题，提出了一种基于主动轮廓模型和主动形状模型的人脸轮廓提取方法。首先由主动形状模型估计初始轮廓位置，然后通过定义主动轮廓模型的能量函数，采用主动轮廓模型算法多次迭代后缩小标记点与真实轮廓之间的差距，提取由主动形状模型获得的正交插值的灰度值轮廓，即可得到人脸轮廓。实验结果表明，该方法较传统主动轮廓模型能够更精确地提取人脸轮廓形状。

一种钢丝绳芯输送带早期故障检测方法

谢飞, 张雪英, 乔铁柱, 杨洋

2015, 41(1): 58-62. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.015

<摘要>(67) <PDF>(5)

摘要:
针对传统小波变换分析金属磁记忆信号奇异性时易受噪声干扰的问题，将经验模态分解（EMD）和小波变换（Wavelet）相结合，提出了一种EMD-Wavelet早期故障检测模型。将钢丝绳芯输送带的金属磁记忆信号经过经验模态分解得到本征模函数分量，利用小波变换模极大值法提取信号奇异性特征。实验结果表明，该模型抗干扰能力强，能够较好地反映信号局部特征，可有效判断钢丝绳芯输送带异常应力集中区位置，为早期故障诊断提供依据。

一种煤炭近红外光谱数据预处理方法研究

李明, 李翠, 雷萌

2015, 41(1): 62-66. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.016

<摘要>(57) <PDF>(5)

摘要:
针对煤炭原始近红外光谱数据中存在噪声的问题，提出了基于De-SNV与小波阈值去噪组合的煤炭近红外光谱数据预处理方法。采用缺省软阈值法进一步对经过Savitzky-Golay平滑和De-SNV处理的光谱数据去噪，并分别建立了水分、灰分和挥发分的PLS校正模型，通过分析模型的预测性能对该方法的有效性进行评估。实验结果表明，经过该方法预处理的光谱数据所对应的PLS校正模型性能明显优于使用原始光谱数据所建立的PLS校正模型，水分、灰分和挥发分的PLS校正模型的预测均方根误差分别降低至0.007 07，0.040 8，0.008 66，决定系数分别提高至0.858 7，0.743 8，0.778 5。

临涣煤矿穿层钻孔水力压裂技术应用研究

蒋乾, 张瑞林

2015, 41(1): 67-70. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.017

<摘要>(45) <PDF>(2)

摘要:
针对临涣煤矿存在瓦斯抽采率低、打钻数量过多且瓦斯抽采周期短的问题，提出了采用穿层钻孔实施水力压裂工艺的方法。实验结果表明，临涣煤矿实验区瓦斯标况纯量平均提高了19倍，瓦斯抽采周期延长了3倍多，说明此次井下水力压裂实验基本形成了适用于临涣煤矿矿井的穿层钻孔水力压裂工艺, 该煤矿适宜通过水力压裂卸压增透，减少打钻钻孔数量。

基于改进Camshift算法的钻杆计数方法

董立红, 王杰, 厍向阳

2015, 41(1): 71-76. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.018

<摘要>(61) <PDF>(4)

摘要:
针对采用传统的Camshift算法跟踪钻杆机器时相似颜色物体间易产生干扰的问题，提出了一种基于改进Camshift算法的钻杆计数方法：使用改进的Camshift算法实时捕捉钻杆目标，并且通过设置锚点以及判断时间间隔来进行钻杆计数。改进的Camshift算法采用模版匹配的方法定位跟踪目标，智能地选择合适的方法提取颜色直方图，并引入粒子滤波器，通过一定机制与纹理特征相结合，得到跟踪目标在下一帧的准确位置。实验结果表明，改进后的算法解决了相似颜色干扰问题，并且在部分遮挡条件下仍能够准确跟踪目标，从而实现对钻杆的准确计数。

一种矿用锚杆(索)长度无损测量方法

张小波, 吴银成, 孙志飞, 黄春

2015, 41(1): 76-79. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.019

<摘要>(41) <PDF>(3)

摘要:
针对现有锚杆(索)长度检测方法操作复杂、检测精度低等问题，提出了一种基于磁致伸缩导波技术的矿用锚杆(索)长度无损测量方法，介绍了锚杆（索）长度测量原理、测量系统的设计方案以及测量操作方法，在实验室环境下完成了系统速度标定以及混凝土结构中的锚杆长度测量。实验结果表明，该方法的最大测量误差为2.66%，平均测量误差为0.33%，满足现有煤矿锚杆(索)长度测量应用要求。

一种矿井巷道断面瞬时监测系统设计

鲁忠良, 付腾, 傅同

2015, 41(1): 80-84. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.020

<摘要>(33) <PDF>(3)

摘要:
针对矿井巷道断面人工测量方式费时费力、误差大以及现有巷道断面测量仪检测速度慢、无法实现上位机实时监测等问题，提出了一种基于PLC和ZigBee网络的矿井巷道断面瞬时监测系统的设计方案。该系统中，PLC输出2个6 400个/s的高速脉冲序列，分别用于控制步进电动机旋转和驱动脉冲式激光测距仪测距；HC0，HC1高速计数器分别对2个脉冲序列计数；步进电动机步进角设置为0.45°；激光测距仪旋转1周后，PLC计算出巷道断面的周长和面积，并将计算结果通过ZigBee网络发送至上位机进行实时显示。实验结果表明，该系统每隔10 s更新显示巷道断面的周长和面积，周长测量的相对误差不超过0.5%，面积测量的相对误差不超过0.9%。

全方向振动能量收集系统

张旭辉, 林然

2015, 41(1): 84-87. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.021

<摘要>(67) <PDF>(4)

摘要:
为解决微电子设备的能源供给问题，设计了一种全方向振动能量收集系统。该系统中的振动能量收集装置将外界任意方向的振动能量转化为电能，并通过基于LTC3588-1和LTC4071的能量收集电路，一方面将振动能量收集装置输出的电能转化为稳定的直流电压输出供负载使用，另一方面将剩余的收集能量储存在电池中，当能量不足时通过电池放电给负载供能。仿真结果验证了该系统的有效性和可行性。

配电网故障区段定位及测距方法

耿兴旺, 罗艳芳

2015, 41(1): 88-91. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.022

<摘要>(54) <PDF>(3)

摘要:
针对配电网发生单相接地故障后采用人工巡线定位故障困难的问题，提出了一种基于分布参数模型的配电网故障区段定位及测距方法。该方法通过对线路上馈线终端装置上传的故障信息及数据进行分析计算，选择故障区段，然后在线计算该区段线路分布参数，从而得出故障距离。仿真结果表明，该方法受过渡电阻和故障位置等因素影响小，能有效实现故障选线和区段定位，测距误差在1%以内。

一种新型有源电力滤波器电流控制策略研究

陈建宇, 安琪, 史经丛, 周贤姣

2015, 41(1): 92-96. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.023

<摘要>(36) <PDF>(2)

摘要:
针对现有有源电力滤波器结构较为复杂、谐波电流跟踪困难等问题，提出了一种新型有源电力滤波器电流控制策略。该控制策略不需要进行负载电流测量与谐波检测，而是直接在电网侧提取电网电流，并将比例积分与矢量比例积分控制器结合使用以对电网电流进行控制，从而实现谐波补偿。仿真结果证明了该策略的正确性与有效性。

基于穿层抽采钻孔的隐伏断层预测

杜安平

2015, 41(1): 97-101. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.024

<摘要>(43) <PDF>(1)

摘要:
针对传统断层超前预报方法存在信息读取不方便、钻探工程量大等局限性，提出了一种基于穿层抽采钻孔的隐伏断层预测方法，依据断层特征论述了该方法的基本原理，阐述了利用最小二乘原理和Matlab绘图功能进行断层判断的方法和步骤，并用实例验证了该方法的可行性，为煤矿超前地质预报工作提供了一种新的思路和方法。

基于物联网技术的井下物资跟踪管理系统

杜楠

2015, 41(1): 101-104. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.025

<摘要>(71) <PDF>(2)

摘要:
针对煤矿企业物资使用过程缺乏控制、容易造成物资浪费和流失等问题，提出了一种基于物联网技术的井下物资跟踪管理系统，给出了该系统的感知层、网络层、应用层3层架构，分别介绍了各层的功能设计及技术实现方案。该系统采用射频识别技术和手持智能终端实现井下物资的全生命周期跟踪管理，可减少物资浪费和流失。

一种矿用火焰传感器研制

朱承建, 袁凤培, 邱宇, 王文龙

2015, 41(1): 105-107. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.026

<摘要>(25) <PDF>(3)

摘要:
针对现有基于红外检测原理的火焰传感器存在探测距离短、反应时间长等问题，研制了一种基于紫外光检测原理的矿用火焰传感器。通过实验得到了紫外光电管信号调理电路的数学模型，根据该模型得出的电路参数提高了紫外光电管的响应速度；对火焰传感器的供电电源及信号传输电路进行了电磁兼容性设计，提高了火焰传感器的抗干扰能力。测试结果表明，该传感器反应速度快、抗干扰能力强、稳定可靠。

基于QTP的煤矿安全监控系统测试方法

张海梅

2015, 41(1): 108-110. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.027

<摘要>(32) <PDF>(6)

摘要:
针对现有煤矿安全监控系统测试方法无法自动添加基础数据的问题，提出一种基于自动化测试工具QTP的煤矿安全监控系统测试方法，介绍了采用QTP自动添加测点数据以及进行自动化功能测试的具体操作步骤。

基于单片机和LabVIEW的远程矿井水位监控系统设计

邢雪宁, 罗永刚, 李田泽, 季画

2015, 41(1): 111-113. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.028

<摘要>(73) <PDF>(7)

摘要:
针对现有矿井水位监控系统存在结构复杂和不能远程监控的问题，设计了基于单片机和LabVIEW的远程矿井水位监控系统，详细介绍了系统的硬件组成、上位机通信和下位机软件设计。该系统在现场利用单片机对水位进行监控并控制水泵，采用LabVIEW对水位进行监视并将水位信息存储在数据库中，实现了对矿井水位的远程监控。

煤矿通风系统可靠性评价

张聪聪, 吴世跃, 安省伟, 薛丽萍, 武青林

2015, 41(1): 114-118. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.029

<摘要>(40) <PDF>(6)

摘要:
在全面分析煤矿通风系统可靠性影响因素基础上，选取13个主要影响因素作为评价指标，确立了煤矿通风系统可靠性评价指标体系；采用主成分分析法将13个评价指标简化为4个综合指标，同时根据各综合指标的贡献率得到相应的权重；利用灰色关联分析法构建了煤矿通风系统的可靠性评价模型，最终获得各煤矿通风系统的可靠度。实例验证了基于主成分分析法和灰色关联分析法的煤矿通风系统可靠性评价方法的实用性。

三维设计方法在地下矿山开拓设计中的应用

吴涛, 刘炳锋, 林吉飞, 董娟, 冯兴隆

2015, 41(1): 119-122. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.01.030

<摘要>(45) <PDF>(4)

摘要:
针对采用二维设计方法难以快速有效地获得最佳开采方案的问题，系统地介绍了三维设计方法的应用基础、“工作面+切片”功能、三维井巷工程模型创建和设计指标统计功能等。采用三维设计方法设计了云南某铁矿开拓系统方案，并对各方案进行了比较分析，最终确定了合理的开拓方案。

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