工矿自动化

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谷善茂, 何凤有, 刘云龙

2015, 41(7): 1-4. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.001

<摘要>(63) <PDF>(4)

摘要:
分析了目前已建成的矿井综合自动化系统存在的主要问题，即存在信息孤岛现象、底层传感器运行可靠性较差、系统数据融合程度不高等，指出矿井综合自动化系统建设的关键是实现各生产系统的运行可靠性检测以及数据的深度挖掘及融合；提出了矿井综合自动化系统建设的关键技术是智能传感器和数据融合功能的研究，从软件融合、系统融合、功能融合3个方面给出了数据融合问题的解决方案。采用C#编程实现的矿井综合自动化系统已在某矿成功试运行，取得了良好效果。

综采无人工作面自动化开采技术研究与应用

王峰

2015, 41(7): 5-9. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.002

<摘要>(117) <PDF>(13)

摘要:
针对综采无人工作面高效开采需求，提出了以协同控制技术为核心，“三机”自动控制技术为基础，运煤设备自移控制技术为辅助，视频监控、数据平台展示为延伸的综采无人工作面自动化开采技术方案。结合黄陵一号煤矿1001工作面现场条件，介绍了该方案的具体实现。应用结果表明，该方案可自动完成割煤、移架、推移刮板输送机和顶板支护等生产流程，实现了减人提效。

综采工作面放顶煤自动控制系统

魏文艳

2015, 41(7): 10-13. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.003

<摘要>(60) <PDF>(3)

摘要:
针对现有放顶煤工作面采用人工操作方式放煤存在随机性强、放煤效率低等问题，设计了综采工作面放顶煤自动控制系统。该系统采用煤矸识别传感器采集、分析、处理煤块和矸石撞击支架尾梁产生的振动信号，以判断煤块和矸石的下落状态，并将处理结果通过ZigBee无线收发装置发送给支架控制器，支架控制器依据检测结果自动控制放煤支架动作，从而实现放煤过程的自动控制。

立井施工提升装置安全监控系统研究

荣相

2015, 41(7): 13-16. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.004

<摘要>(78) <PDF>(10)

摘要:
针对目前立井施工中的悬吊提升装置依靠工人经验操作，监测信息不全面，易出现吊盘倾斜、吊模卡挂、稳车断绳等事故的问题，提出了一种立井施工提升装置安全监控系统实现方案，主要介绍了该系统的组成及关键技术。该系统实现了立井施工提升装置的集中控制、主要故障监测和保护以及施工管理功能。

巷道支护质量无线监测系统设计与应用

秦海涛

2015, 41(7): 17-20. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.005

<摘要>(42) <PDF>(3)

摘要:
针对传统的巷道锚网和锚杆支护质量有线监测系统存在施工危险、断线频繁、维护困难的问题，设计了一种巷道支护质量无线监测系统，该系统以巷道支护危险区域段面为监测对象，采用ZigBee和WiFi无线数据通信协议解决了主干网络的传输可靠性问题。现场应用结果表明，该系统安装维护简便，优化了巷道支护参数，提高了回采安全性。

基于流量闭环控制的粉尘采样器设计

吴付祥

2015, 41(7): 21-24. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.006

<摘要>(80) <PDF>(5)

摘要:
针对基于开环控制的粉尘采样器存在采样误差较大的问题，设计了基于流量闭环控制的粉尘采样器。该采样器采用微型气体流量传感器采集流量，采用带死区的增量PID控制算法实时监测采样流量的变化并进行及时调整，消除了流量随负载变化引起的误差，确保了粉尘采样计量的准确性。

基于改进GAAA算法的煤矿企业在线智能考试系统

郝秦霞, 汪阳, 李国民, 靳甜甜

2015, 41(7): 25-30. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.007

<摘要>(106) <PDF>(3)

摘要:
在分析煤矿企业员工实际考试需求的基础上，提出了一种煤矿企业在线智能考试系统。首先构建了针对煤矿员工职业特点的Web考试系统，优化系统功能；其次提出了对遗传算法与蚂蚁算法融合的GAAA算法的改进方案，即首先对蚁群信息素进行更新，再利用遗传算法的全面搜索和蚂蚁算法的并行分布特性搜索试题库，对煤矿考试试题库进行组卷优化；最后将改进的GAAA算法应用于在线智能考试系统，实现了煤矿企业员工随时、随地考试以及试题自动组卷功能。实际应用表明，该系统组卷速度快，试题重复率低，算法正确可行，能有效完成煤矿企业员工在线考试的实际需求，提高了煤矿企业考试效率。

煤矿巷道积水远程网络测控系统研究

满兵兵, 程珩, 靳宝全

2015, 41(7): 30-33. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.008

<摘要>(33) <PDF>(3)

摘要:
针对现有的煤矿巷道积水测控系统组网扩展不灵活及数据获取不方便等问题，设计了基于网络发布技术的煤矿巷道积水远程网络测控系统。首先设计了数据采集电路，完成了监控分站的硬件电路设计；其次设计了分站和主站之间的RS485总线通信及PLC以太网模块与组态软件之间的数据通信方案，实现RS485总线数据的以太网控制；最后设计了组态软件驱动GSM DTU模块及组态工程的Web发布，实现井下水情的远程网络查询和控制。实践表明该系统组网扩展灵活，数据信息获取方便。

基于案例推理的煤矿应急预案管理系统设计

卜创利, 潘理虎, 植宇

2015, 41(7): 34-38. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.009

<摘要>(67) <PDF>(6)

摘要:
针对文本形式的静态预案管理方式对事故发生时救援工作的指导不够精确、难以制定切实可行的救援方案的问题，设计了基于案例推理的煤矿应急预案管理系统。针对实际案例与历史案例的特征属性不匹配问题，提出差异相似度算法，该算法与案例推理中的最近相邻算法结合，能够从预案库中检索出相似度最高的历史案例，从而提高救援方案生成的效率。针对由于案例库不断增大导致查找对应预案变难的问题，给出了分级检索策略。实际应用结果表明，与传统的煤矿应急预案管理方式相比，基于案例推理的煤矿应急预案管理系统更能满足煤矿企业应急救援的及时性和针对性要求。

巨厚砾岩孤岛工作面微震特征研究

卫超, 李学龙, 李国爱, 苑广华

2015, 41(7): 39-43. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.010

<摘要>(68) <PDF>(3)

摘要:
为有效防治巨厚砾岩孤岛工作面的冲击地压，运用微震监测技术，开展了针对千秋煤矿21141孤岛工作面的微震时空演化特征规律及周期来压与超前支承压力之间的相关性研究。结果表明，微震事件高发区域有3个：Ⅰ区为21141孤岛工作面前方50～300 m范围内，Ⅱ区为21141孤岛工作面距采区胶带下山600～900 m范围内，Ⅲ区为21采区下山煤柱区域，微震事件多发生在工作面前方的垮落带；顶板周期来压前，微震事件的频次、日累计能量有所增加，顶板来压期间，微震事件的频次、日累计能量都明显高于非来压期间的事件频次及能量；大部分冲击地压发生在超前支承压力峰值范围。

混凝土变形破坏的红外辐射特征研究

娄全, 李忠辉, 李爱国, 张松山, 王亚博

2015, 41(7): 44-48. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.011

<摘要>(44) <PDF>(4)

摘要:
对混凝土试样进行单轴压缩实验，利用红外热像仪和声发射仪，测试并研究了加载过程中试样的红外辐射与声发射变化特征。研究结果表明：混凝土试样受载破坏过程中红外辐射温度曲线呈典型的降转升型，试样发生破坏时，平均红外辐射温度的增温幅度为0.15 ℃，最高红外辐射温度的增温幅度为1.05 ℃；平均红外辐射温度在试样破坏前有明显前兆特征，载荷比为66.7%时温度快速下降，载荷比为82.6%时温度上升；在混凝土试样破裂及其发展阶段，红外热像上出现高温条带和低温条带，高温条带处于2个破裂面的错动摩擦区域，而低温条带和试样表面的裂缝对应，处于张性破裂区域。混凝土变形破坏的红外辐射演化特征为监测混凝土工程受力破坏提供了一种新方法。

电牵引采煤机五相逆变器驱动双电动机容错控制

董素玲, 王真

2015, 41(7): 48-53. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.012

<摘要>(47) <PDF>(5)

摘要:
考虑到电牵引采煤机多机协调运行的工况特点，提出了一种电牵引采煤机五相逆变器驱动双电动机容错控制方法。建立了两相静止坐标系下的采煤机五桥臂双电动机驱动系统数学模型，并阐明了限制双电动机最高转速的本质原因；在分析三相、五相逆变系统内在联系的基础上，进行了五桥臂逆变器零序信号注入PWM调制的详细推导。实验结果表明，该方法采取零序信号注入PWM调制的方式，仅需五相桥臂即可实现采煤机双三相电动机高性能独立控制。

煤矿井下视频关键帧提取算法

程德强, 柳雪, 刘洋

2015, 41(7): 54-57. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.013

<摘要>(27) <PDF>(3)

摘要:
针对煤矿井下特殊的监控环境，对基于帧差欧氏距离的关键帧提取算法进行了研究。针对该算法存在的关键帧冗余度较大的问题，利用Canny算法提取图像边缘并进行边缘匹配，将冗余的关键帧剔除，从而降低冗余度。理论分析和仿真结果表明，改进后的关键帧提取算法能够有效降低冗余，提取出更加可靠的关键帧。

一种基于红外差分法的粉尘浓度测量装置

郑宸, 于永进, 孙金红, 程学珍

2015, 41(7): 58-61. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.014

<摘要>(56) <PDF>(4)

摘要:
针对传统光学法检测粉尘浓度时易受环境温度、光源和光电器件等因素影响的问题，提出了一种红外差分粉尘浓度测量方法，并基于该方法设计了一种粉尘浓度测量装置。该装置利用红外差分测量原理，通过以S3C2440为核心的数据采集与处理模块计算粉尘浓度，并通过LabVIEW信号处理模块对采集信号进行小波阈值去噪处理。调试结果表明，该装置具有较高的粉尘浓度信号采集精度和测量准确性。

矿井救灾机器人自主定位方法研究

蔡李花, 方海峰, 李允旺, 吴群彪, 田丰

2015, 41(7): 62-67. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.015

<摘要>(38) <PDF>(10)

摘要:
介绍了矿井救灾机器人自主定位系统的构成和基于航迹推算的自主定位方法，提出了改进的自主定位方法，即使用具备衰减指数因子的有限记忆卡尔曼方法，并以逐级滤波的方式融合多传感器信息。Matlab仿真结果表明，该方法可以稳定地实现0.5 m的跟踪精度；通过实体机器人实验验证了本文提出的矿井救灾机器人自主定位方法的有效性。

一种用于冲击性负荷的动态无功功率补偿方法

赵强松, 崔丹丹, 彭喜英, 韩亚丽

2015, 41(7): 68-72. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.016

<摘要>(49) <PDF>(3)

摘要:
针对冲击性负荷造成的供电系统功率因数低、电压跌落和闪变等电能质量问题，提出了一种快速晶闸管投切电容器动态无功补偿方法。该方法采用基于改进瞬时无功理论的无功电流检测算法和新型不完全微分PID控制算法对冲击性负荷进行快速无功补偿。实验结果表明，该方法不仅可以提高系统功率因数，而且可以稳定变压器输出端电压，增强系统的控制精度和响应速度。

矿井电网故障检测WSNs分层时间同步算法

闫玉萍, 胡青松, 韩丽娜, 张申

2015, 41(7): 72-77. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.017

<摘要>(32) <PDF>(3)

摘要:
结合经典时间同步算法TPSN、RBS的优点，提出了一种能量有效且满足一定精度要求的同步算法RBTP。该算法利用无线通信的广播特性并采用最大似然估计和最小二乘法计算时钟偏移和频偏，进而对时钟进行补偿。仿真结果表明，与TPSN和RBS算法相比，RBTP算法明显减少了节点的能量消耗，提高了同步精度，能够满足井下电网故障定位系统对时间同步的需求。

井下无线传感器网络最小跳数路由改进算法研究

张麦玲, 赵敏

2015, 41(7): 78-83. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.018

<摘要>(35) <PDF>(2)

摘要:
针对经典无线传感器网络最小跳数路由算法存在节点能耗高、网络生存周期较短的问题，提出了一种最小跳数路由改进算法。该改进算法在梯度场建立阶段设置节点延时计时器;在数据传输阶段综合考虑节点能耗的有效性和均衡性，依据能量代价函数，动态选择唯一中继节点，构建一条从信源节点到Sink节点能量代价最小的路径。仿真结果表明，该改进算法进一步降低了节点能耗，延长了网络寿命，能够满足井下无线传感器网络路由需要。

煤仓煤位测量用摄像机参数标定方法

江静, 朱元忠

2015, 41(7): 83-87. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.019

<摘要>(40) <PDF>(2)

摘要:
针对煤仓煤位光电测量装置中的摄像机内外参数标定问题，提出了一种基于二维平面方格的摄像机参数标定方法。该方法采用黑白二值划分标定板图案，以黑白方格的交点为标定角点，同时考虑摄像机在不同视角的成像姿态，以获得尽可能丰富的位置信息；根据角度特征的旋转不变性，采用Harris算法提取角点，并采用非线性最优化方法进行参数标定。在神华神东煤炭集团大柳塔煤矿地面煤仓进行了工业性试验，结果表明，该方法能够获得较好的煤仓煤位深度标定结果，误差在许可范围内，满足煤仓煤位深度估计的应用需要。

LTE在矿井无线通信系统中的应用

杜安平

2015, 41(7): 88-90. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.020

<摘要>(33) <PDF>(2)

摘要:
针对现有矿井无线通信系统无法满足矿井信息化发展需求的问题，提出了一种矿用LTE无线通信系统设计方案，主要介绍了系统的组成、功能特点。该系统采用全IP化设计，可接入矿井工业以太网，实现移动语音通信、视频通信、集群调度、多媒体短信等功能，以及视频监控、安全监控、移动办公、隐患管理等扩展应用。

矿用宽范围直流输入电源模块设计

胡云, 吴银成, 张小波, 黄绍锦

2015, 41(7): 90-94. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.021

<摘要>(55) <PDF>(8)

摘要:
针对矿用传感器与直流供电系统电源电压等级不一致、电源类型不相符的问题，提出了一种新型宽范围直流输入的本安型电源模块设计方案。该电源模块基于Buck和隔离反激拓扑设计，前端采用Buck电路避免了直接采用反激拓扑而导致开关管承受高耐压所带来的风险，后端采用隔离反激拓扑满足了非本安端和本安端的电气隔离要求，具有输入防反接、DC9～350 V范围直流输入、本安电源输出、易于集成的优点。

负载均衡技术在煤矿安全监控系统中的应用

张卫国, 赵亮, 丁瑞琦, 田雪梅

2015, 41(7): 95-97. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.022

<摘要>(52) <PDF>(2)

摘要:
为了解决大型煤矿安全监控系统业务数据和通信数据相互竞争网络流量的问题，提出了一种利用多个网络设备实现网络数据流量负载均衡的通信方案。应用结果表明，该方案有效保证了监测设备所采集的数据信息能够完整、及时地上传，对大型煤矿现场安全监控系统的稳定、可靠运行起到了有效促进作用。

矿井智能物流系统网络性能测试方法

徐娟

2015, 41(7): 98-100. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.023

<摘要>(32) <PDF>(4)

摘要:
针对矿井智能物流系统的PDA与上位机通信问题，介绍了一种系统网络性能测试方法，采用带宽测试工具IxChariot_540和无线网络检测工具homedale，现场测试PDA与上位机通信功能、平均下载响应时间以及现场网络状态，为现场布置安装AP以及网络带宽提供了依据。

液压支架电控系统人员感知模块设计

康栋梁, 刘博, 张幸福, 冯湘

2015, 41(7): 101-103. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.024

<摘要>(49) <PDF>(5)

摘要:
针对液压支架动作范围内的人员感知需求，提出了一种液压支架电控系统人员感知模块的设计方案，介绍了该模块的设计原理及软硬件设计方案。该模块采用微波和红外探测方式检测人员存在，采用模糊路基数码分析算法实现全范围温度补偿，提高了人员感知的准确性和稳定性。

矿用监控分站抗电磁干扰技术实现方法

张加易

2015, 41(7): 104-106. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.025

<摘要>(39) <PDF>(2)

摘要:
分析了煤矿井下电磁干扰的来源，阐述了电磁干扰对监控分站的危害，结合煤矿监控分站的实际应用给出了抗电磁干扰的通用技术和专用技术，重点介绍了专用抗干扰技术中的短时自供电技术、隔离接地技术和频率信号抗干扰技术的实现。

ia等级电源中的熔断器再保护电路设计

柏思忠

2015, 41(7): 107-109. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.026

<摘要>(51) <PDF>(11)

摘要:
分析了在瓦斯抽放管道设备ia等级电源串联限流电路中设计熔断器的必要性，提出了一种熔断器再保护电路设计方案，详细介绍了再保护电路的特点与设计注意事项。

安全监控系统瓦斯异常报警实现方法

郭江涛, 杨娟

2015, 41(7): 109-111. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.027

<摘要>(61) <PDF>(3)

摘要:
提出了通过安全监控系统监测数据判断瓦斯异常报警的方法，并对用于瓦斯异常报警的甲烷传感器、风向传感器的布置提出新思路。当采煤工作面、工作面上隅角或回风巷中甲烷传感器监测值发生突变时，依据传感器安装位置设置相应的判断逻辑关系，判断瓦斯异常并报警；当进风巷处风向传感器出现风流逆转，结合工作面甲烷传感器异常突变逻辑关系，判断瓦斯异常并报警。应用表明，该方法能够快速判断瓦斯异常状况。

回转钻进随钻测量装置数据处理软件设计

黄麟森, 张先韬

2015, 41(7): 112-114. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.028

<摘要>(50) <PDF>(3)

摘要:
根据回转钻进随钻测量装置数据处理软件的作用进行需求分析，详细阐述了软件各项功能的开发需求；根据软件开发需求设计了软件功能模块，阐述了各功能模块的作用，绘制了功能开发框架；根据需求和开发框架确定数据处理流程。实际应用结果验证了该软件具有良好的性能。

二维码技术在选煤厂PLC集控系统中的应用

张传伟, 张鹏, 徐超

2015, 41(7): 115-117. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.029

<摘要>(65) <PDF>(5)

摘要:
针对传统的选煤厂设备人工巡检方式准确率和效率较低等问题，提出了一种基于二维码技术的选煤厂PLC集控系统设计方案，介绍了该系统的结构、控制流程及二维码技术在该系统中的应用方案。安检员登录二维码扫描仪上的巡检管理系统并下载巡检任务，然后扫描待检设备的二维码，通过PLC集控系统与数据库服务器进行数据通信。上位机将设备的运行数据发送到二维码扫描仪进行数据显示，完成设备巡检；同时，上位机进行巡检工作数据统计，完成对巡检人员的考勤。

某露天矿采场无线通信系统设计

刘林江, 王静宇

2015, 41(7): 118-120. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.07.030

<摘要>(50) <PDF>(2)

摘要:
对某露天矿采场无线通信系统的设计进行了分析论证，介绍并比较了数传电台、Mesh、GPRS 3种组网方式的原理及技术特点，最终选用Mesh组网方式作为无线通信系统解决方案；阐述了无线Mesh系统的组成、网络设计及基站建设。应用表明，该无线通信系统实现了露天矿采场无线网络覆盖无盲区，提高了信息传递的实时性与可靠性。

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2015年第41卷第7期

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