工矿自动化

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方俊, 石智军, 李泉新, 高珺

2015, 41(8): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.001

<摘要>(84) <PDF>(6)

摘要:
针对现有煤矿井下定向钻进用有线随钻测量装置采用孔内电池筒供电存在的使用时间短、信号稳定性差、故障率和维护成本高等不足，提出一种采用孔口防爆计算机为孔内测量探管供电的技术方案；通过对孔口防爆计算机恒压源和信号转换解调设计,测量探管参数测量、二次电源工作和信号载波传输设计,测量软件的开发等关键技术进行研究，研制了防爆计算机供电式有线随钻测量装置，并在专业机构进行了测量精度试验，在神华宁煤集团石嘴山二矿进行了工作稳定性试验，在山西晋煤集团寺河矿进行了测量深度试验。试验结果表明，该装置技术方案可行，测量精度高于设计值，工作稳定性强，传输距离达1 881 m，可满足不同矿井、不同类型定向钻孔钻进需要。

煤矿掘进巷道围岩压力在线监测预警系统

孟庆勇

2015, 41(8): 6-9. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.002

<摘要>(58) <PDF>(7)

摘要:
针对现有煤矿掘进工作面围岩压力监测技术难以实现有效监测、预警能力弱等问题，采用无线传感器技术，设计了一种煤矿掘进巷道围岩压力在线监测预警系统，详细介绍了系统组成、技术原理、数据传输方式、功能模块设计及预警流程。应用表明，该系统实现了对掘进巷道顶板离层、应力和声发射参数的实时监测，其多参量综合预警流程有效提高了预警的准确率。

在用煤矿安全监控系统软件有效性检查方法

赵亮

2015, 41(8): 10-12. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.003

<摘要>(50) <PDF>(6)

摘要:
总结了在用煤矿安全监控系统软件基本功能检查的要点及方法，提出了通过数据一致性检查对煤矿安全监控系统软件进行有效性验证的方法，包括软件实时数据一致性检查、软件历史数据一致性检查、软件双机数据一致性检查、软件与联网系统一致性检查、矿方值班记录与监控主机一致性检查。

井下超前支护用悬浮式单体液压支柱监测系统

陈鑫, 韩正铜, 郝敬宾, 李宝林

2015, 41(8): 13-16. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.004

<摘要>(41) <PDF>(5)

摘要:
介绍了一种井下超前支护用悬浮式单体液压支柱监测系统，阐述了该系统的工作原理及设计方案。该系统能够实现液压支柱压力及弯曲变形检测、LED灯报警和数据无线传输。基于某型号液压支柱的测试结果表明，该系统测量值与理论值之间的误差较小，表明该系统可真实地反映悬浮式单体液压支柱在承受顶板不同来压时的弯曲变形程度，为支护的安全预警提供准确数据。

电牵引采煤机远程控制系统通信模块设计与实现

张旭辉, 夏宏波, 吴海雁, 赵友军, 娄伶俐

2015, 41(8): 17-21. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.005

<摘要>(83) <PDF>(6)

摘要:
通过分析采煤机核心控制器与触摸屏、变频器和远程控制计算机的通信问题，设计了一种基于DSP的电牵引采煤机控制器与外围设备的通信模块，详细介绍了该通信模块硬件和软件设计。测试结果表明，该通信模块性能稳定且实时性好，解决了基于DSP的电牵引采煤机控制器与外围设备通信接口、通信协议不统一的问题。

SOI压力传感器在支架工作阻力监测中的应用

付东波

2015, 41(8): 21-24. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.006

<摘要>(68) <PDF>(5)

摘要:
为了提高液压支架工作阻力监测的可靠性，研制了一种新型硅基SOI压力传感器。该传感器将双层电阻栅应变计与不锈钢弹性体相熔合，控制电路采用定值定时采样模式，保证了数据的有效性和连贯性。现场应用结果表明，新型硅基SOI压力传感器监测数据准确，可用于矿井顶板压架事故分析。

矿用电子胶带秤信号采集系统设计

樊利军, 田柏林

2015, 41(8): 25-28. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.007

<摘要>(70) <PDF>(4)

摘要:
针对现有矿用电子胶带秤的称重信号、速度信号采集和数据处理速度慢、采样数据精度低等问题，提出了一种基于FPGA的矿用电子胶带秤信号采集系统设计方案。该系统以FPGA为控制核心，对称重信号进行A/D转换和数字滤波处理，同时对速度脉冲信号进行采集处理，处理后的数据通过RS485总线传输到电子胶带秤称重仪表。测试结果表明，该系统信号采样和数据处理速度快，精度高，抗干扰能力强。

基于应急救援模型的矿山应急指挥通信模式探讨

郑万波

2015, 41(8): 29-34. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.008

<摘要>(88) <PDF>(7)

摘要:
针对中国现有矿山应急指挥通信系统存在通信模式不统一、难以与国内各级应急指挥通信技术平台配接和灾变环境适应性差等问题，以点状和面状应急救援模型为基本技术框架，对现有矿山应急指挥通信系统样本进行统计分析，得出6种矿山应急指挥通信模式，可为救护队选择救援通信设备提供有效的技术依据。

悬臂式硬岩掘进机振动强度分布研究

胡玉龙, 杨阳, 吴淼

2015, 41(8): 35-37. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.009

<摘要>(42) <PDF>(5)

摘要:
为了解悬臂式硬岩掘进机井下工作时的振动强度分布状况，利用矿用便携式测振记录仪和振动加速度传感器测取了悬臂式硬岩掘进机在煤矿井下实际工况下的振动信号，基于实测数据对时域指标特征参量进行统计，得出了掘进机整机及其同一部位在不同测振方向的振动强度分布：截割部振动最剧烈，主机架振动最小；各部位不同方向的振动强度相差不大，表明掘进机运行平稳。

煤层水力压裂声发射监测信号特征分析

李保林, 王恩元, 李楠, 高勤琼, 周明

2015, 41(8): 38-42. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.010

<摘要>(47) <PDF>(3)

摘要:
为促进声发射监测技术在煤层水力压裂效果评价中的应用，利用煤岩动力灾害声电监测仪对煤层水力压裂过程进行了实时监测，并采用傅里叶变换和小波包分析对采集的声发射信号特征进行了分析。现场试验结果表明：煤层水力压裂声发射监测有效信号主频在470～1 700 Hz之间，低于井下噪声干扰信号主频；煤层水力压裂声发射监测有效信号能量分布主要集中在0～5 000 Hz频带，能量分布百分比为86.5%～95.4%，且有效信号的能量分布主要集中在312.5～625，625～937.5，937.5～1 250，1 875～2 187.5 Hz等较低频带。

移动操作系统在煤矿应用的比较分析

张冰

2015, 41(8): 42-45. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.011

<摘要>(43) <PDF>(5)

摘要:
从技术水平、应用成本、安全性方面对目前主流的Android、iOS和Windows移动操作系统进行了比较分析，并结合煤矿企业应用移动设备的具体技术要求，认为最适合煤矿井上及井下应用的移动操作系统是Android，其次是Windows，iOS只能在井上进行应用。

基于自适应鲁棒性证据理论的煤层底板突水预测

陈晓磊, 李凤莲, 张雪英, 焦江丽, 李园园

2015, 41(8): 46-51. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.012

<摘要>(35) <PDF>(3)

摘要:
针对D-S证据理论应用于煤层底板突水预测时，因其鲁棒性差、证据源冲突概率过大时融合结果不佳等问题而导致预测准确性不高的问题，在其改进形式——鲁棒性证据理论基础上，提出了一种自适应鲁棒性证据理论，并将自适应鲁棒性证据理论与多神经网络相结合，建立了一种煤层底板突水预测模型，采用某煤矿工作面实测水文地质数据对该模型进行了实验研究。实验结果表明，该模型预测结果准确率较高，稳定性好。

基于相关向量机的瓦斯涌出量不确定性预测

王晓路, 李国民, 唐善成, 黄健

2015, 41(8): 51-55. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.013

<摘要>(31) <PDF>(2)

摘要:
为了分析瓦斯涌出量预测结果的不确定性，提出一种基于相关向量机的估计方法：依据稀疏贝叶斯学习模型，计算瓦斯涌出量样本空间的稀疏相关支持向量和相应的超参数，再计算预测结果的均值和方差，从而得出瓦斯涌出量预测结果的概率分布和置信区间。分析结果表明，3组检验样本的平均预测误差为1.74%，其实际值均在置信度为97%的置信区间内，与实际情况相符，这说明采用该方法可以得出瓦斯涌出量预测结果的概率分布，且具有预测精度高、所需支持向量少的优点。

矿山透地通信OFDM符号定时同步算法

路嫄, 郝建军, 丁晓明

2015, 41(8): 56-59. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.014

<摘要>(29) <PDF>(4)

摘要:
针对现有OFDM符号定时同步算法存在训练序列构造复杂、定时精度较低的问题，提出了一种基于线性调频序列的定时同步算法。该算法利用线性调频序列及其负共轭构成序列帧结构，实现了OFDM符号定时同步。Matlab仿真结果表明，该同步算法的训练序列相关峰更加尖锐，可以更精确地确定OFDM符号的起始位置。最后，利用DSP芯片设计实现了一个简单的OFDM基带通信系统，通过收发数据的一致性验证了该同步算法的正确性。

一种矿用精确定位系统认知算法设计

吴畏, 黄倩, 唐丽均

2015, 41(8): 60-64. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.015

<摘要>(38) <PDF>(2)

摘要:
针对现有矿用精确定位系统存在功耗高、数据产生率大的问题，设计了一种矿用精确定位系统认知算法。该认知算法通过感知目标节点移动速度、位置的变化，采用重构决策的方法将目标节点的发射功率和定位数据采样间隔进行合理重配置，实现系统功耗和数据产生率的优化。仿真结果表明，该认知算法能有效地降低矿用精确定位系统的功耗和数据产生率，同时不会影响定位系统对节点运动轨迹的跟踪性能。

束管监测系统气体管路理论计算及实验验证

邢震

2015, 41(8): 65-67. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.016

<摘要>(22) <PDF>(2)

摘要:
针对目前束管监测系统对长管路的抽气时间及泵的选择缺乏理论依据，仅依靠经验判断而导致误差较大的问题，通过判别气体在束管管路内流动状态，计算了束管管路的流导以及束管真空系统的有效抽速及抽气时间，并选取3种真空泵以及4种长度的管路进行组合实验，验证了理论计算结论的准确性，进而提出束管监测系统中气体管路和泵的选型建议。

煤矿避难硐室压风净化试验研究

何廷梅

2015, 41(8): 68-71. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.017

<摘要>(37) <PDF>(2)

摘要:
给出了避难硐室内有害气体平均浓度与供风量的关系计算式，通过试验分析了50人避灾时不同供风量工况下的避难硐室内CO2浓度分布，以及出风口布局对避难硐室内CO2浓度分布的影响。试验结果表明：人均供风量为84 L/min时，可将避难硐室内CO2体积分数控制在1%以下；避难硐室内仅设置1个出风口时，CO2浓度分布极不均匀，避难硐室内出风口应均匀布置在避难硐室长通道两侧，且出风口越多CO2浓度分布越均匀。

含水量对煤岩电阻率特征的影响

许昭勇, 宋大钊, 王恩元, 邱黎明

2015, 41(8): 72-76. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.018

<摘要>(47) <PDF>(4)

摘要:
通过建立的受载煤体电阻率实时监测系统，测试研究了自然原煤试样及不同含水量原煤试样在单轴压缩破坏过程中电阻率实时变化特征规律，并分析了该过程孔隙率对电阻率的影响。测试结果表明，自然原煤试样在破裂破坏产生大尺度裂纹时电阻率急剧增加，含水原煤试样在破裂破坏时电阻率虽然也有增加，但相比于自然原煤试样更平缓；含水原煤试样的孔隙率对破坏过程中电阻率的变化有显著影响，在含水原煤试样剧烈破坏前电阻率变化与孔隙率变化基本呈负相关关系。

输浆管道液—固两相流静电场特性研究

王湃, 汪梅, 马宪民

2015, 41(8): 76-81. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.019

<摘要>(24) <PDF>(2)

摘要:
利用有限元方法建立了输浆管道内液-固两相流（矿浆）的静电场模型，以检测灵敏度为媒介，对液-固两相流的软场特性进行深入研究，分析了矿浆的流速、固体颗粒大小、结垢、浓度对软场特性的影响，得出了如下结论：在矿浆流速越低、矿浆固体颗粒越大和结垢层越厚时，灵敏度分布越不均匀；矿浆浓度的变化越大，对灵敏度影响越大。这一结论为输浆管道液-固两相流的可视化检测提供了技术支撑。

一种煤矿井下图像压缩方法

杨磊, 黄友锐, 唐超礼, 曲立国, 陈珍萍, 韩涛

2015, 41(8): 82-84. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.020

<摘要>(57) <PDF>(2)

摘要:
针对煤矿井下视频监控图像数据量大而导致传输、存储困难等问题，提出了一种基于改进压缩感知算法的图像压缩方法。首先采用Coiflet2小波变换原理对采集图像数据进行稀疏化，然后通过测量矩阵对稀疏化的图像数据进行测量，得到测量数据，最后采用正交匹配追踪算法和小波反变换重构图像。实验结果表明，该方法有效压缩了图像大小，且能够很好地还原图像。

磁耦合谐振式无线电能传输系统传输特性分析

张国圆, 王习, 赵端

2015, 41(8): 85-88. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.021

<摘要>(37) <PDF>(3)

摘要:
建立了磁耦合谐振式无线电能传输系统的电路模型，分析了传输功率、传输效率与输入频率、传输距离、负载之间的关系。仿真和实验结果表明：在不出现频率偏移的情况下，当系统输入频率与激励线圈回路的谐振频率相同时，传输功率和传输效率达到最大；随着传输距离的增大，传输功率先增大后减小，存在最佳的传输距离使得传输功率最大，而传输距离越小则传输效率越高；随着负载的增大，传输功率和传输效率先增大后减小，存在最佳的匹配负载使得传输功率和传输效率最大。

三线圈无线电能传输系统建模与传输效率分析

吴蓉, 王朝, 张尚, 许利沙

2015, 41(8): 89-92. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.022

<摘要>(144) <PDF>(18)

摘要:
以磁耦合谐振理论为基础，建立了三线圈无线电能传输系统的模型，运用等效电路理论和二端口网络理论推导出三线圈无线电能传输系统的传输效率公式。利用该公式对发射-接收线圈之间的交叉耦合系数进行了理论分析。理论分析结果表明，交叉耦合系数较大时系统的传输效率会降低。仿真结果验证了理论分析的正确性。

新型煤矿安全监控系统数据库密钥管理方法

丁瑞琦, 张卫国

2015, 41(8): 93-95. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.023

<摘要>(33) <PDF>(2)

摘要:
分析了现有数据库密钥管理方法的优缺点，在动态口令方式基础上，提出了一种基于双重动态口令的煤矿安全监控系统数据库密钥管理方法，介绍了该方法的原理、实现以及采用的关键技术。该方法通过增加数据库身份验证代理软件以及运用动态口令生成算法，提高了数据库的安全性以及可操作性。

基于GOOSE网络信息共享的煤矿供电保护技术

姚福强, 柏猛, 邹温冰

2015, 41(8): 96-99. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.024

<摘要>(43) <PDF>(2)

摘要:
针对目前煤矿供电系统存在短路故障时出现越级跳闸现象和单相接地故障选线误动问题，提出了一种基于GOOSE网络信息共享的煤矿供电保护技术，即利用GOOSE网络传输闭锁信号防越级跳闸和传输零序全电流矢量信息实现单相接地保护选线。该技术利用煤矿千兆工业以太网，基于GOOSE高速实时通信机制，实现保护装置间故障信息共享，可有效防止越级跳闸现象并提高单相接地故障选线的准确性。

基于机器视觉的提升机平衡尾绳在线监控预警系统设计

常浩

2015, 41(8): 100-104. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.025

<摘要>(43) <PDF>(4)

摘要:
针对现有提升机平衡尾绳故障检测依靠人工检测存在难度大、危险性高等问题，设计了基于机器视觉的提升机平衡尾绳在线监控预警系统。该系统通过CCD摄像机实时采集现场尾绳图像，然后对图像进行积分投影和Hu不变矩图像特征参数提取，最后通过图像特征分类器进行模式识别以获得故障信息，进而进行故障判断。该系统还可利用局域网和以太网实现对提升机尾绳状态的远程监控，可及早发现尾绳绞绳、断绳、尾绳间距不均和弯曲变形等故障，解决了目前尾绳故障检测周期长和无法及时发现的难题。

煤矿井下移动应用体系平台研究

陈小林

2015, 41(8): 104-107. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.026

<摘要>(24) <PDF>(3)

摘要:
现有煤矿井下移动应用的开发方式、部署方式与体系结构不统一，与地面服务器传输方式不同，使得同一个移动终端上的多个井下专业应用无法共享数据，无法统一登录，从而形成了新的移动信息孤岛。针对以上问题，结合煤矿井下应用场景及特殊环境，提出了煤矿井下移动应用体系平台的构建思路及方案。该平台应用共用库加模块化的设计思路，实现了标准的煤矿井下移动应用的开发模式，解决了煤矿井下移动应用的数据共享、自动部署、快速开发的问题。

基于物联网的煤矿智能仓储与物流运输管理系统设计与应用

郑家宋, 孟玮

2015, 41(8): 108-112. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.027

<摘要>(115) <PDF>(16)

摘要:
为解决煤矿企业仓储和物流运输技术落后、效率低下的问题，设计了基于物联网的煤矿智能仓储与物流运输管理系统。该系统采用物联网和RFID技术，实现了仓储货位的精确管理，提高了仓储容量、库房利用率和物资进出库速度，并可对煤矿物资的配送、运输、回收全过程进行闭环管理。

离子电位计的设计与应用

覃海明

2015, 41(8): 112-115. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.028

<摘要>(27) <PDF>(2)

摘要:
为实现矿井突水水源快速识别和水灾预测预报，设计了一种水质分析用离子电位计。该离子电位计采用离子选择电极将水样中对应的离子质量浓度转换为电压信号，信号转换电路对离子选择电极测量电压进行放大，24位高精度AD转换器将该电压转换为数字量，最后采用TFT液晶屏显示离子种类以及离子质量浓度等相关信息。该离子电位计具有离子质量浓度测量准确、使用方便等优点。

液压缸行程内置式测量系统设计

吴来杰, 李亚锋, 陈奇, 李学斌, 龙晴

2015, 41(8): 116-119. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.029

<摘要>(31) <PDF>(6)

摘要:
针对现有液压缸行程内置式测量方式存在占用空间大、结构复杂等问题，设计了光电鼠标式和滚轮脉冲式液压缸行程内置式测量系统，介绍了系统的工作原理及软硬件设计。测试结果表明，光电鼠标式测量系统适用于短距离的液压缸行程测量，滚轮脉冲式测量系统适用于长距离的液压缸行程测量。

蓄电池充放电无线监控系统设计

穆莉莉, 刘成, 刘振翮

2015, 41(8): 119-122. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.030

<摘要>(39) <PDF>(3)

摘要:
针对目前煤矿蓄电池充放电监控系统存在体积庞大、布线复杂、数据吞吐量小等问题，设计了一种基于CC1101无线通信模块的蓄电池充放电无线监控系统。该系统利用CC1101的跨频功能实现对多个蓄电池组的同步监控；利用CC1101的阈值特性实现大数据包的快速续发和发送完毕的自动识别。测试结果验证了该系统的有效性和稳定性。

采煤机参数与煤岩硬度关系公式修正系数研究

杨健健, 李旭, 符世琛, 吴淼

2015, 41(8): 123-126. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.031

<摘要>(26) <PDF>(1)

摘要:
针对当前煤矿综采工作面采煤机无法自动、准确识别煤岩性状的问题，分析了采煤机截割电动机参数与反映煤岩硬度的普氏系数的关系公式，得出两者近似成比例线性关系；通过实测数据，得到关系公式中修正系数的取值范围；最后通过实际应用验证了根据修正系数推断出的普氏系数与实际情况相符。

从鲁尔集团调研谈对德国煤矿自动化的认识

陈晓晶

2015, 41(8): 127-130. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2015.08.032

<摘要>(50) <PDF>(3)

摘要:
通过对德国鲁尔集团的自动化采煤技术进行调研和技术交流，概述了德国煤矿及其自动化现状，介绍了部分新技术的应用情况，重点阐述了鲁尔集团鲁尔煤业自动化系统的组成及关键技术，并结合中国煤矿自动化的现状及笔者的工作实践，谈了对德国煤矿自动化的认识，为中国煤矿自动化的进一步发展提供了部分参考。