工矿自动化

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丁恩杰, 赵志凯

2015, 41(5): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.001

<摘要>(79) <PDF>(15)

摘要:
阐述了国内外煤矿物联网的一些概念及发展历史，分别从系统架构、感知层、传输层、应用层及工程应用方面总结了国内外煤矿物联网研究现状；指出目前煤矿物联网研究存在的主要问题为缺乏低功耗智能传感器及装置、矿井环境能量捕获技术、数据与网络安全方法、公共服务平台以及煤矿物联网相关标准；从嵌入式智能信息传感技术、基于大数据的矿山安全生产云服务平台、安全性方面探讨了煤矿物联网可能的发展方向。

综采工作面直线度控制系统研究

牛剑峰

2015, 41(5): 5-8. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.002

<摘要>(120) <PDF>(10)

摘要:
分析了实现综采工作面直线度控制的主要方法，介绍了工作面直线度控制的工作原理,并采用激光对位传感器等设计了工作面直线度控制系统,实现了工作面液压支架的直线度控制。井下原理性实验结果表明, 该系统能够有效地控制沿工作面走向的支架之间的相对位置，直线度控制精度达到30 mm，能够满足工作面直线度控制要求。

基于测距技术的井下动目标精确定位方法

李正东, 张科帆, 包建军

2015, 41(5): 9-12. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.003

<摘要>(53) <PDF>(5)

摘要:
针对现有煤矿井下人员定位系统定位精度不高、不能满足精确定位场合需求的问题，提出了一种基于测距技术的井下动目标精确定位方法。该方法利用RSSI和TOF测距技术计算动目标的精确位置，在因通信障碍导致测距失败时，利用历史数据估计目标的当前位置。实验结果表明，该方法可以有效获取动目标位置，且运算复杂度低，实时性好，可用于井下精确定位等场合。

基于多分站的KJ699微震监测系统研发

朱尚嵩

2015, 41(5): 13-18. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.004

<摘要>(61) <PDF>(5)

摘要:
针对目前单分站微震监测系统在监测区域上的局限性，开发了一种基于多分站的KJ699微震监测系统。该系统基于多分站时钟同步技术，引入全矿井监控概念，把监测区域从一个回采工作面扩展到整个矿井，同时，基于矿井监测尺度，引入了波速校准、最优通道选择技术对微震震源定位方法进行了优化。现场测试结果表明，该系统能实时监控更大范围的微震，提高了定位精度及自动化程度，为微震活动的动态分析、冲击地压等动力灾害的评价预警提供了更好的基础信息。

基于AD5933的磁致伸缩材料共振频率检测系统

高爽, 崔朗福, 程鹏, 郭星, 邓黎明, 桑胜波

2015, 41(5): 18-22. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.005

<摘要>(38) <PDF>(5)

摘要:
根据阻抗测量法设计了一种基于AD5933的磁致伸缩材料共振频率检测系统，详细介绍了该系统硬件电路及软件设计。该系统采用基于AD5933的阻抗测量模块、基于MSP430F169的单片机处理模块、12864液晶显示模块以及供电模块完成了磁致伸缩材料共振频率的数据采集、处理、存储及图谱显示。测试结果表明，该系统具有测量误差小、抗干扰性强、实时性高的特点，检测误差低至7 Hz。

智慧矿山异构数据集成平台设计

杨韶华, 周昕, 毕俊蕾

2015, 41(5): 23-26. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.006

<摘要>(70) <PDF>(11)

摘要:
针对智慧矿山建设过程中现有信息系统存在数据源异构问题，提出了利用XML技术建立异构数据集成平台的解决方案，介绍了智慧矿山总体框架和异构数据集成平台的体系结构。在不改变现有数据源的物理位置、体系结构的情况下，该平台利用XML技术将异构数据无损转换为XML文档，通过对智慧矿山安全生产决策的应用需求的分析、分解和转换，实现了异构数据源的有效集成，为智慧矿山的监测、管理、职能决策等服务提供数据支撑。

无线充电技术在矿用甲烷便携仪中的应用研究

苗可彬

2015, 41(5): 26-28. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.007

<摘要>(72) <PDF>(5)

摘要:
针对现有矿用甲烷便携仪接触式充电方式存在的充电触点易松动、氧化，长时间充电使电池寿命短等问题，提出采用无线充电技术对矿用甲烷便携仪进行充电，设计了无线充电电路，在此基础上研制了矿用甲烷便携仪及无线充电器样机。实验结果表明，采用无线充电技术能够可靠、安全地实现矿用甲烷便携仪电池充电，充电时应使发射线圈和接收线圈间距尽量小，从而获得较高的能量传输效率。

基于突变级数法的煤与瓦斯突出危险性预测

沈志伟, 王恩元, 钮月

2015, 41(5): 29-34. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.008

<摘要>(45) <PDF>(4)

摘要:
针对煤与瓦斯突出发生的内在机理非常复杂、难以建立合适的多因素非线性预测模型的问题，提出了基于突变级数法的煤与瓦斯突出危险性预测方法。该方法选用典型突出矿井的煤与瓦斯突出实例作为学习样本，确定了不同冲击危险等级的突变级数，并应用于其他待判样本的预测。实际应用结果表明，该方法能较准确地反映煤与瓦斯突出的危险程度，预测精度较高。

一种紧凑型宽频带圆极化射频识别天线设计

黄凯, 张然, 卑璐璐

2015, 41(5): 34-38. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.009

<摘要>(59) <PDF>(3)

摘要:
针对现有圆极化天线难以同时满足宽频带和小型化应用需求的问题，面向全球超高频射频识别（RFID）读写应用，采用新型功分移相馈电网络、旋转短路辐射贴片和耦合贴片、馈电探针和短路探针，设计了一种紧凑型宽频带圆极化射频识别天线。测试结果表明，该天线回波损耗大于15 dB的相对带宽为59%，轴比小于3 dB的相对带宽为34%，在全球超高频RFID频段范围内，天线辐射增益大于2.7 dBi，辐射方向十分对称和稳定，其半功率波束宽度大于101°，适用于宽角度范围读写；与现有圆极化天线的性能指标和结构相比，该天线的工作频段不仅能够覆盖全球超高频RFID频段，而且结构紧凑，有利于RFID系统的低成本设计和实施。

基于信息技术的《煤矿安全规程》部分条款的修订建议

丁震, 杨汉宏, 孟峰

2015, 41(5): 39-44. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.010

<摘要>(35) <PDF>(6)

摘要:
基于信息技术，结合神华智能矿山示范矿井的建设，对《煤矿安全规程》部分条款提出了修改、补充和完善的建议：提出使用柴油机无轨胶轮车运输的矿井CO最高允许体积分数为0.005 0%；具备互锁功能且具有反向功能的自动风门可不设反向风门；主要通风机及其附属设备具备遥测、遥信、遥控、自动切换、工业视频监视功能，且每班有配有移动通信设备的值班人员巡回检查，并能够在10 min内赶到主通风机房，可不设专职司机；煤矿安全监控设备可与工业以太环网共用光缆，但不应同信道；低瓦斯矿井进风（全风压通风）的主要运输巷道内可使用矿用一般型柴油机无轨胶轮车；架线无轨胶轮车使用的直流电压不得超过1 500 V；采区用电设备电压超过3 300 V时，必须制定专门的安全措施；实现远程监测和控制的变电所可不设专人值班，无人值班的变电硐室应具备遥测、遥信、遥控、遥视功能。

连采工作面设备选型评价准则和选型系统研究

张振东

2015, 41(5): 44-48. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.011

<摘要>(33) <PDF>(2)

摘要:
为了实现地质条件复杂多变情况下连采工作面设备选型的科学化、智能化和快速化，根据现场经验和统计数据提出了连采工作面设备选型评价准则，使连采工作面设备选型标准更加定量化，并借助LabVIEW设计了连采工作面设备选型系统。该系统可通过调用设备数据库合理地选择出适应工作面条件的设备型号。对系统选型结果和人工选型结果进行了对比，结果表明，系统选型结果更加全面、快速和准确有效。

矿用终端节点能耗研究

梁佐胜

2015, 41(5): 48-51. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.012

<摘要>(22) <PDF>(2)

摘要:
通过分析CC2530的低功耗模式以及基于ZigBee协议的Z-Stack协议栈的休眠与唤醒机制，设计了一种基于CC2530的矿用无线传感器网络终端节点。采用基于福禄克万用表测量的实测方法，测试该终端节点的能耗，得出结论：终端节点与协调器建立连接时消耗的电流最大，在休眠与唤醒模式下电流消耗较小；终端节点的平均工作电流受发射功率影响较小；终端节点的休眠周期直接影响电流消耗，周期越长，则能耗越低。

基于漏磁原理的钢丝绳探伤仪影响因素研究

张操, 朱承建, 刘健康

2015, 41(5): 52-54. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.013

<摘要>(113) <PDF>(3)

摘要:
介绍了钢丝绳探伤仪漏磁检测原理，并使用有限元分析方法分析了传感器零件的材料、钢丝绳的提离距离及断丝根数等对基于漏磁原理的钢丝绳探伤仪检测结果的影响。分析结果表明，提离距离、断丝根数等因素对探伤仪检测结果影响较大，断丝角度、深度等因素影响较小。

瓦斯抽放管道设备ia等级防爆型式探讨

柏思忠

2015, 41(5): 55-57. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.014

<摘要>(50) <PDF>(5)

摘要:
分析了瓦斯抽放管道设备的ia等级防爆型式要求，从并联限压电路、串联限流电路、隔离电路方面给出了ia等级管道设备的实现方案；针对瓦斯抽放监控系统中电源供电回路和信号传输链路的设备连接提出了电源全回路ia等级、分站级设备ib/ia转换、增加ib/ia转换器的设计方案。现场应用情况验证了该方案的可靠性。

磁耦合谐振式无线电能传输拓扑结构研究

王国东, 乔振朋, 王赛丽, 原璐璐, 王允建

2015, 41(5): 58-63. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.015

<摘要>(50) <PDF>(3)

摘要:
分析了4种磁耦合谐振式无线电能传输拓扑结构模型的输出功率、传输效率与频率、负载、距离的关系，得出结论：发射线圈电感电容串联、接收线圈电感电容并联的拓扑结构更适用于低频率、大负载、远距离的情况；发射线圈和接收线圈电感电容均串联的拓扑结构更适用于较近距离、较高频率、较小负载的情况。通过Matlab仿真得出在相同参数下4种拓扑结构模型的输出电压、电流波形，验证了理论分析的正确性。

一种矿井直流供电系统漏电检测方法

王茗, 李威, 杨海

2015, 41(5): 63-67. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.016

<摘要>(73) <PDF>(5)

摘要:
针对传统的接触网直流供电系统漏电检测方法中存在检测死区、母线对地电压偏离度过大等问题，提出了一种基于平衡电桥法与切换电桥法的新型漏电检测方法；分析了该方法的检测原理，从降低母线对地电压偏离度的角度出发，建立了平衡电阻与切换电阻的计算模型。Simulink仿真结果表明，该方法能够很好地降低母线对地电压的偏离度，提高了供电系统的稳定性。

基于共振稀疏分解的局部放电信号窄带干扰抑制新方法

王洪涛, 郑乃清, 刘辉军

2015, 41(5): 68-73. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.017

<摘要>(23) <PDF>(2)

摘要:
针对电气设备局部放电信号容易被现场运行环境中的窄带干扰信号淹没、不易提取的难题，提出了基于共振稀疏分解的局部放电信号窄带干扰抑制新方法。该方法根据局部放电信号与窄带信号的振荡特征，分析并合理选择品质因子、冗余因子、分解层数和权重系数，实现了对含窄带干扰的局部放电信号的稀疏分解，并将其分解为高共振分量、低共振分量和残余分量，从而可提取出有效的局部放电信号。与小波变换阈值滤波法对比，该方法能更有效地抑制窄带干扰，且误差小、相似度高。仿真和实测数据的处理结果也验证了该方法的有效性。

矿井工作面突出危险性与瓦斯涌出特征回归分析的研究

屈世甲

2015, 41(5): 74-77. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.018

<摘要>(45) <PDF>(3)

摘要:
分析研究了工作面煤与瓦斯突出危险性与瓦斯涌出特征值之间的相关关系，通过提取瓦斯涌出量平均值、最大值以及落煤瓦斯浓度数据斜率作为瓦斯涌出特征值，结合煤与瓦斯突出危险性指标，提出了工作面煤与瓦斯突出危险性与瓦斯涌出特征值回归分析方法。实例应用验证了该方法的有效性。

基于TDOA和AOA的煤矿井下三维定位算法

王峰, 尚超, 籍锦程, 聂百胜, 乔铁柱, 张雪英

2015, 41(5): 78-82. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.019

<摘要>(59) <PDF>(8)

摘要:
针对煤矿井下现有定位算法的定位精度难以满足实际需求的问题，结合煤矿井下特殊的环境条件，提出了一种基于 TDOA和AOA的煤矿井下三维定位算法。该算法利用巷道中的传感器基站测量未知节点发出的辐射到达不同基站的时间差和它们之间的相对角度，通过包含未知节点的坐标信息并结合基站本身的坐标信息进行定位。仿真结果表明，通过与定位模型的结合，基于TDOA和AOA的算法可有效消除测量值中的噪声干扰与随机误差，定位精度高。关键词：

基于振动特性分析的采煤机煤岩识别控制系统

王水生

2015, 41(5): 83-87. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.020

<摘要>(60) <PDF>(8)

摘要:
针对采煤机截割过程中的煤岩识别及滚筒自动调高控制问题，提出并设计了一种基于振动特性分析的采煤机煤岩识别控制系统。该系统采用传感器检测采煤机滚筒在截割煤岩过程中3个方向的振动信号，采用PLC进行振动信号的分析和处理，得到采煤机滚筒在截割煤岩过程中的振动特性规律，由此建立采煤机滚筒调高控制规则表，并通过反馈信号偏差在线查表和控制信号输出的闭环控制方法实现采煤机滚筒的自动调高控制。相似模拟截割试验结果表明，该系统能够较好地实现煤岩界面识别和滚筒自动调高控制，具有良好的动态性能。

基于智能手机的惯性导航轨迹生成算法

王郑合

2015, 41(5): 87-90. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.021

<摘要>(36) <PDF>(5)

摘要:
针对传统的手机惯性导航技术存在无法精确计步和计算步长的问题，提出了一种基于智能手机的惯性导航轨迹生成算法。该算法根据智能手机上三轴加速度传感器捕捉的人走路时产生的三轴加速度，利用基于Mealy状态机的计步算法计算人所走过的步数，并获得每一步的起止时间戳；根据三轴陀螺仪所获取的数据及每一步的起止时间戳，结合指南针读数，计算人走过的每一步所发生的方向变化；根据不同步长的人行走时所产生的不同加速度，基于最小二乘法估计人的步长；根据路径起点的坐标，结合步长及方向变化，计算人走过的每一步相对于路径起点的坐标，得到人的运动轨迹。仿真结果表明该算法能够达到较高的惯性导航精度。

长距离煤泥输送管道压力冲击和振动试验研究

吕馥言, 贾旋凯, 刘亚运, 夏正猛, 郝雪弟, 吴淼

2015, 41(5): 91-94. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.022

<摘要>(40) <PDF>(2)

摘要:
对长距离煤泥输送管道泵出口处压力和振动信号进行了工业现场测试，确定了S管阀换向是产生管道压力冲击和振动的直接原因。通过改变泵送量，进一步分析了S管阀换向前后管道压力和振动信号，得出结论：当泵送量小于75%时，管道压力冲击大小和振动强度均随泵送量的增大而增大，管道泵出口处的轴向振动强度大于其径向振动强度，且泵送量越小，轴向振动相比径向振动越强烈；当泵送量大于等于75%时，泵送量的变化对管道压力冲击和振动的影响较小。

基于数据库导出导入功能的煤矿双机热备系统

马尊云, 殷大发

2015, 41(5): 95-99. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.023

<摘要>(56) <PDF>(2)

摘要:
针对中小煤矿应用的双机热备需求，提出了一种基于数据库导出导入功能的纯软件形式的煤矿双机热备系统实现方案，详细介绍了系统的同步策略、网络传输及实现流程，并阐述了双机热备的任务切换和上层应用的透明访问等功能及流程。该方案具有效率高、容错性好、部署简单和运行稳定等特点，可满足煤炭行业对双机热备系统的通用技术要求。

矿井无线音视频终端设计

汪正进, 李国民, 武风波, 邹振华, 陈淋超

2015, 41(5): 103-105. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.025

<摘要>(35) <PDF>(3)

摘要:
介绍了一种矿井无线音视频终端的结构及软硬件设计方案。该终端的收发端均采用S3C6410处理器，成本较低；软件基于Linux嵌入式操作系统，实时性及稳定性好；收发端通过无线WiFi网络传输数据。测试结果表明，该终端正常传输音视频数据时，CPU占用率不超过5%；室内信号传输距离约为100 m，室外信号传输距离约为300 m。

具有动态补偿的差压式瓦斯抽放流量仪表设计

杨绪军, 王文龙, 高文平, 朱承建

2015, 41(5): 106-108. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.026

<摘要>(22) <PDF>(2)

摘要:
针对现有瓦斯抽放流量仪表不能对管道流量参数进行实时补偿而导致流量测量结果存在较大误差的问题，设计了一种具有动态补偿的差压式瓦斯抽放流量仪表。给出了气体温度、压力和浓度的补偿方法，介绍了该仪表的软硬件设计。现场测试结果表明，该仪表测量数据准确、稳定，满足煤矿瓦斯抽放计量的精度要求。

矿用便携式气体检测仪无线充电装置设计

张新超, 吴银成, 黄绍锦

2015, 41(5): 109-112. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.027

<摘要>(18) <PDF>(3)

摘要:
针对现有矿用便携式气体检测仪采用电池供电存在因电池容量有限、触点接触不良而影响电池的充电效果等问题，提出了一种基于无线电能传输技术的矿用便携式气体检测仪无线充电装置设计方案。无线电能发射电路将直流电能转换为高频交流电磁波信号，并通过线圈发送到空气中；无线电能接收电路通过线圈耦合空气中的电磁波信号，并通过整流滤波将其转换为直流信号，为矿用便携式气体检测仪提供电能。测试结果表明，该装置能够输出稳定的直流电压，且传输效率高。

综放高瓦斯矿井煤层瓦斯涌出量综合预测

张家锁, 任巍杰

2015, 41(5): 112-115. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.028

<摘要>(26) <PDF>(2)

摘要:
为了成功预测竹林山煤矿综放高瓦斯矿井大采高工作面煤层瓦斯涌出量，以主采3号煤层为主要研究对象，针对3号煤层以往开采情况，通过布设测点测量其煤层瓦斯含量和了解相邻矿井瓦斯含量，采用分源预测法、回归法及统计法等预测方法得到了3号煤层瓦斯含量的分布规律，并绘制了3号煤层的瓦斯含量等值线图。对矿井不同生产时期的瓦斯含量进行预测，得到了生产前期、中期及后期采区的最大绝对瓦斯涌出量和最大相对瓦斯涌出量，说明了竹林山煤矿各个时期均属于高瓦斯矿井。

基于ASOPCDA.DLL动态链接库的OPC服务器开发应用

井晶

2015, 41(5): 116-118. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.029

<摘要>(55) <PDF>(2)

摘要:
针对现有煤炭自动化控制系统使用的通信协议种类多，存在数据转换、集成难等问题，开发了一种基于ASOPCDA.DLL动态链接库的OPC服务器，详细介绍了该服务器的开发流程及其在选煤厂中的应用。该服务器可将各种不同的通信协议转换为OPC通信协议，方便上层软件对下层设备的数据集成与整合，为实现信息化提供通信协议基础支撑。

煤矿建设项目造价管理信息系统设计

张丽平, 金向阳

2015, 41(5): 119-122. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.05.030

<摘要>(40) <PDF>(2)

摘要:
针对现有煤矿建设项目造价管理系统存在信息分散、统计粒度粗、工作效率低下等问题，提出了一种基于Java EE平台、采用B/S的多层次架构技术构建造价管理信息系统的设计方案，详细介绍了该系统的设计思路、目标及架构。

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