工矿自动化

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慕灯聪, 孟磊, 丁恩杰, 张申, 邓园芳

2015, 41(10): 1-4. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.001

<摘要>(38) <PDF>(5)

摘要:
针对现有煤岩应力监测存在布线复杂、可扩展性差及数据传输实时性不高等问题，基于无线传感器网络架构，设计了一种煤岩应力分布式监测系统。该系统以CC2530芯片为核心，利用传感节点采集钻孔煤岩应力，路由节点通过ZigBee网络接收采集数据并传至汇聚节点，汇聚节点通过工业以太网将数据传到上位机进行显示、存储和分析。测试结果表明，传感节点与汇聚节点间最大通信距离达50 m，该系统可实时、准确地监测煤岩应力，具有操作方便、部署灵活、易于扩展等优点。

基于无线通信的选煤厂PLC集中控制系统

张传伟, 张鹏

2015, 41(10): 5-8. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.002

<摘要>(69) <PDF>(5)

摘要:
针对现有选煤厂PLC集中控制系统与现场设备之间采用有线通信方式，存在布线复杂、通信电缆损坏率高的问题，提出了一种基于无线通信的选煤厂PLC集中控制系统设计方案。该系统通过通信模块CP340和数传电台实现下位机控制总站S7-300 PLC与ET200M分布式I/O分站之间数据的无线通信，解决了选煤厂通信线缆布线复杂、电缆损坏率高和检修维护不方便的问题，实现了选煤厂集中控制系统数据的无线通信。

基于模糊控制的井下无人运输机车控制系统设计

宋刘德, 尹珠, 姚善化

2015, 41(10): 8-11. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.003

<摘要>(71) <PDF>(5)

摘要:
针对现有井下运输机车的控制采用人员驾驶手动纠偏的方法，存在较大误差且易发生危险的问题，设计了基于模糊控制的井下无人运输机车控制系统。该系统采用模糊控制技术，利用STM32F10单片机作为主控模块，变频器作为执行机构，通过控制电动机转速，达到速率调控、刹车和避障的目的；该系统利用上位监控系统实时监控运输机车，实现了井下运输机车的无人化和智能化，提高了井下生产的安全性。

高动态范围微震信号采集系统设计

张法全, 李宗敏, 王国富, 叶金才

2015, 41(10): 12-15. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.004

<摘要>(87) <PDF>(5)

摘要:
为了提高微震信号的采集范围和信噪比，设计了一种高动态范围微震信号采集系统。该系统根据采集信号的幅度选择放大器增益，将信号调整到适合的A/D采样范围，然后对信号进行数字滤波处理并通过RS422接口传输至上位机。测试结果表明，该系统动态范围可达136 dB，能准确采集强弱不同的微震信号。

矿井底板突水过程声电变化特征实验研究

吕岗岗, 沈荣喜, 邱黎明, 赵聪, 亓金鑫, 汪敬豪

2015, 41(10): 16-19. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.005

<摘要>(48) <PDF>(4)

摘要:
搭建了矿井突水相似模拟实验系统，研究了矿井突水演化过程中电磁辐射、声发射和表面电位信号变化特征。研究结果表明，矿井突水过程中岩层电磁辐射、声发射和表面电位信号基本呈现初期平稳、中期波动较大、后期快速减小的变化趋势；3种信号均与底板岩层的破裂成正相关关系，可反映矿井突水过程煤岩内部破裂情况；3种信号的快速增大可作为岩层发生破裂的前兆，而电磁辐射信号增大后突然减小可作为突水即将发生的征兆。

氧气浓度和温度检测系统研究

龚仲强, 李军, 张书林, 郭清华

2015, 41(10): 20-23. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.006

<摘要>(92) <PDF>(8)

摘要:
针对现有煤矿火灾探测技术存在的响应时间长、精度低、可靠性差等问题，基于可调谐激光光谱吸收检测技术，设计了一套氧气浓度和温度检测系统，并在实验室环境下对该系统进行了测试，结果表明，在0~100.0%氧气浓度范围内，系统测量误差小于1%；在253~1 000 K气体温度范围内，系统测量误差小于2%。

基于无线传感器网络的震波采集同步协议

田传耕, 徐钊, 唐璐

2015, 41(10): 23-27. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.007

<摘要>(100) <PDF>(4)

摘要:
针对基于无线传感器网络的煤矿井巷震波超前探测系统在采集震波时，采集节点之间的晶振频偏导致采样时间误差的问题，通过建模分析了采集节点之间的晶振频偏与最大采样次数之间的量化关系，并提出了一种无线传感器网络节点的连续同步协议。该协议通过汇聚节点向采集节点发送2次广播，采集节点利用广播时间间隔进行计数，实现高精度的时钟同步。实验结果表明，采用该协议后，在5 kHz采样频率、持续3 s的震波采集过程中，每次采样时采集节点之间的最大采样时间误差小于2 μs。

低频“超材料”结构不同周期性排列方式特性分析

朱元忠, 李玮祥, 马凤珍, 张向阳, 田子建

2015, 41(10): 27-31. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.008

<摘要>(98) <PDF>(4)

摘要:
以低频“超材料”的矩形双层螺旋体单元胞为建模基础，在HFSS软件中仿真研究了该模型的周期性平铺排列结构、周期性平行排列结构、周期性十字交叉排列结构的S参数，并采用S参数提取法提取了等效电磁参数，分析了3种排列方式在低频频域内呈现出的不同“超材料”特性。仿真结果表明，周期性平铺排列结构可将入射波完全反射回去，周期性平行排列结构为低频磁负“超材料”，周期性十字交叉排列结构为低频左手材料。

基于局部全局一致性学习算法的故障选线方法

马草原, 罗艳芳, 李春晓, 崔连华

2015, 41(10): 32-36. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.009

<摘要>(50) <PDF>(2)

摘要:
针对现有故障选线方法用于中性点经消弧线圈接地系统或相电压过零点附近发生故障时选线不准确的问题，提出一种基于局部全局一致性学习算法的小电流选线方法，即首先对线路接地故障原始信号进行傅里叶变换，然后将各故障信号的特征量输入局部全局一致性学习算法，通过标签循环传递判断故障特征信号，从而选出故障线路。通过Matlab仿真模型与实验室测试平台对该方法进行了研究，结果表明该方法具有较高的选线可靠性与准确性。

基于数据挖掘的方向保护选线判据的改进研究

李鹏举, 蒋小平, 郭婧宇, 黄超杰, 史玄, 李佳

2015, 41(10): 36-39. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.010

<摘要>(24) <PDF>(2)

摘要:
针对传统选线判据不能准确识别干扰信号、可能导致频繁误跳闸的问题，对传统选线方法进行了改进，即利用数据挖掘中的K-means算法进行聚类分析，根据某一支路的历史数据辨别漏电真零序电流和干扰信号，提高了选线判据的准确性。

基于复杂网络理论的电网同步稳定性研究

许燕青, 朱丽君, 吕亚楠, 任建平

2015, 41(10): 40-45. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.011

<摘要>(45) <PDF>(3)

摘要:
构建了电网的加权动力学模型，以IEEE14节点标准测试系统为基础，对网络的拓扑结构和网络特性间的内在联系进行了深入研究，从耦合强度、功率扰动以及发电机的入网方式等方面研究了系统的自同步能力，并对影响系统同步稳定性的因素进行了分析。

液压支架前连杆疲劳寿命预测方法

姚灵灵, 贺乃宝, 高倩, 宋伟

2015, 41(10): 46-48. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.012

<摘要>(39) <PDF>(3)

摘要:
针对液压支架前连杆疲劳寿命值计算繁琐的问题，提出采用遗传算法优化后的BP神经网络预测液压支架前连杆疲劳寿命。首先采用最优拉丁超立方方法选取40组参数水平下的设计参数，然后采用ANSYS有限元分析软件计算每个参数水平下的疲劳寿命值，最后采用经遗传算法优化后的BP神经网络学习前30组数据，建立设计参数与疲劳寿命之间的神经网络模型，用剩余的10组数据检测模型预测精度。预测结果表明，遗传算法优化的BP神经网络对液压支架前连杆疲劳寿命的预测误差较小。

基于物联网的煤矿安全管理平台研究

张骐, 潘涛, 王昊

2015, 41(10): 49-52. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.013

<摘要>(38) <PDF>(4)

摘要:
针对煤矿安全管理相关系统以对单对象的数值监控、分析为主，未从整体角度对数据进行综合分析，且各类系统间缺乏有效整合的问题，以物联网技术为基础，探讨了一种新的煤矿安全管理平台，介绍了该平台的整体框架及各层的设计方案。该平台通过整合安全管理相关系统，综合分析各类煤矿数据，可实现对煤矿生产过程中的违规行为巡查、灾害预警以及风险分析。

基于物联网的矿井设备管理系统设计

钟媛, 魏国彬, 李翠平, 阮竹恩

2015, 41(10): 52-55. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.014

<摘要>(43) <PDF>(6)

摘要:
针对现有矿井设备管理方式效率低下的问题，设计了基于物联网的矿井设备管理系统，介绍了该系统的物联网架构，阐述了系统功能模块的设计。该系统可对矿井设备信息进行动态跟踪采集，实现了矿井设备从采购、验收、入库、出库、运行、维修直至报废的整个工作流程的动态管理，提高了设备管理效率。

煤矿应急救援系统协同研究

吴保磊, 张军波, 王恩元

2015, 41(10): 56-60. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.015

<摘要>(39) <PDF>(4)

摘要:
在分析煤矿应急救援系统协同特征的基础上，借鉴社会网络理论建立了煤矿应急救援系统协同模型，并通过计算度数中心度、网络密度、单元协同熵、系统协同熵来获得应急救援系统协同状况。实例应用结果表明，将社会网络分析法应用到煤矿应急救援系统中，实现了对煤矿应急救援系统协同状态的定量分析和评价，对提高煤矿应急救援系统效能具有指导意义。

Modbus协议的实现方法

贾运红

2015, 41(10): 61-65. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.016

<摘要>(42) <PDF>(3)

摘要:
介绍了Modbus协议在不同控制器中的实现方法；分析了Modbus协议在实际应用中的通信故障并提出了解决方法；阐述了Modbus协议在实际使用中的一些关键问题。应用结果表明，利用该方法能够设计可靠、稳定、简单的Modbus网络系统，提高了采掘设备电气控制系统的性能。

煤矿井下多协议网关设计与实现

辛永祥, 张小波, 刘京威

2015, 41(10): 65-67. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.017

<摘要>(45) <PDF>(3)

摘要:
针对传统的串行数据处理方式实时性低的问题，提出一种基于FPGA的多协议网关设计方案，给出了多协议网关的总体架构、关键硬件电路设计和软件设计。该网关利用了FPGA并行执行的特点，能够接入485总线信号、CAN总线信号、频率量、开关量、ZigBee无线信号和以太网信号等，实现了对不同速率、接口的传感器信号的同时采集和实时传输。

悬臂式掘进机切割头位置检测方法研究

高奔

2015, 41(10): 68-71. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.018

<摘要>(36) <PDF>(4)

摘要:
分析、比较了几种常用的悬臂式掘进机切割头位置检测方法，得出了如下结论：基于编码器的位置检测方法便于在现有掘进机上安装，是目前比较成熟的检测方法，但现场防护困难；基于油缸行程的位置检测方法现场所需空间小，维护量少，但要对现有掘进机油缸重新设计，对油缸的可靠性要求较高。这一结论对采掘设备回转机构的位置检测有一定的借鉴意义。

SDS—TWR技术在煤矿人员定位系统中的应用

常琳

2015, 41(10): 71-73. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.019

<摘要>(37) <PDF>(2)

摘要:
针对目前煤矿人员定位系统大多只能掌握井下人员所在区域、不具备精确定位功能的问题，介绍了一种对称双边两路测距（SDS-TWR）技术的原理，并将其应用到煤矿人员定位系统中。测试结果表明，基于SDS-TWR技术的煤矿人员定位系统测距误差在2 m以内，能够满足井下人员定位的精度要求。

矿井用电设备能源管理系统设计

杨万庆, 赵丙庆, 田锦钊, 孟祥忠, 尹涛

2015, 41(10): 73-76. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.10.020

<摘要>(37) <PDF>(3)

摘要:
针对煤矿井下用电设备分散、管理难度大等问题，基于MCGS组态软件设计了矿井用电设备能源管理系统。该系统采用智能仪表-分站-上位机3层结构，实现了井下电能数据的在线监测，通过组态软件可对用电设备的能耗数据进行存储、处理、统计、查询和分析，为企业提高能源效率水平，实现节能增效提供有效依据。

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2015年第41卷第10期

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