工矿自动化

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孙继平, 陈浜

2016, 42(12): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.001

<摘要>(53) <HTML> (13) <PDF>(6)

摘要:
针对传统煤岩识别方法易受采煤工艺、煤层赋存条件等因素限制而普适性不强的问题，提出了一种基于可调控塔式分解系数统计建模的煤岩识别方法。首先，对煤岩图像进行多尺度可调控塔式分解；然后，把非对称广义高斯分布作为一个统计模型去拟合每一个可调控方向子带的系数分布，采用最大似然估计法获得非对称广义高斯分布的各参数；最后，以对称的相对熵为距离测度完成煤岩图像的自动辨别。实验结果表明，与现有的其他方法相比，该方法的识别准确率最高，为86.90%。

刮板输送机运行状态监测系统分站设计

刘晶, 刘宗伟, 雷志鹏, 吝伶艳, 宋建成, 曹保林, 师理智

2016, 42(12): 6-10. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.002

<摘要>(38) <HTML> (9) <PDF>(7)

摘要:
针对现有综采工作面刮板输送机运行状态监测系统监测数据量不全面，防爆型监测主机体积大、安装不便等问题，开发了一种刮板输送机运行状态监测系统，重点介绍了该系统监测分站的软硬件设计方案。该分站由CPU、数据采集模块和通信模块组成，可实现刮板输送机驱动装置运行工况监测，并采用限矩器输入和输出转速监测方法实现了对刮板输送机负载状态的诊断。测试结果表明，该监测分站硬件满足本质安全要求，数据监测准确，通信状态稳定，负载状态诊断方法合理有效。

双层电阻栅SOI应变计的设计及其在煤矿的应用

付东波, 杜涛涛, 沈绍群

2016, 42(12): 10-14. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.003

<摘要>(86) <HTML> (9) <PDF>(6)

摘要:
设计了一种微熔结构的双层电阻栅SOI应变计，该应变计利用热生长氧化、光刻、刻蚀等工艺方法进行制作，解决了通常SOI应变计体电阻阻值小、易受污染的问题，提高了应变计的精度、绝缘性和工作稳定性。现场试验结果表明，利用该应变计制作的煤矿钻孔应力计测量数据准确，工作稳定可靠，适用于煤岩体应力监测。

全断面通道式自动风窗研究与应用

李伟

2016, 42(12): 15-18. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.004

<摘要>(69) <HTML> (9) <PDF>(9)

摘要:
针对传统风窗调节周期长、精度低等问题，研发了由支撑框架、气动马达、推杆、门体、导流板和旋转编码器为主要组成部分的全断面通道式自动风窗，介绍了风窗过风面积精确测控原理。该自动风窗在压缩空气的压能作用下，气动马达高速旋转，通过推杆传动带动门体和导流板运动，实现了风窗面积的快速调节；利用旋转编码器记录气动马达转数。现场应用表明，该自动风窗过风面积调节最大误差为0.385%，完成1次面积调节耗时小于60 s。

高压真空断路器机械特性在线监测技术研究现状与展望

赵洋

2016, 42(12): 19-24. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.005

<摘要>(126) <HTML> (17) <PDF>(6)

摘要:
介绍了高压真空断路器机械特性在线监测技术的基本内容，阐述了现有各种在线监测的具体方法，详细分析了各种振动信号分析方法及其适用范围，展望了高压真空断路器机械特性在线监测技术的发展趋势。

基于UWB的采煤机定位精度提升算法研究

刘一鸣, 刘万里, 张博渊, 杨滨海

2016, 42(12): 25-30. doi: :10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.006

<摘要>(126) <HTML> (16) <PDF>(16)

摘要:
针对在矿井中采用UWB定位系统获取采煤机位置坐标时精度较低等问题，提出了一种基于UWB的采煤机定位精度提升算法，该算法利用信息过滤算法处理多种信号值的能力对UWB定位结果进行过滤，利用神经网络算法评估优化的能力对采煤机位于刮板输送机机头位置某个时间段内的数据信息进行评估，实现对采煤机的精确定位。实验结果表明，对定位结果进行过滤处理后，三维精度可达7 cm左右，经神经网络算法处理后，定位精度可提升至2~3 cm。

用于求解井下最短逃生路径问题的离散萤火虫算法

张雪英, 李智勇, 李凤莲, 陈桂军

2016, 42(12): 30-35. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.007

<摘要>(60) <HTML> (11) <PDF>(6)

摘要:
针对煤矿井下避灾路线最短路径求解问题，提出了一种新的离散萤火虫算法。该算法通过采用转移概率方法初始化萤火虫个体，并提出一种新的有效编码和解码方式，重新定义萤火虫的空间距离、最大荧光亮度和相对荧光亮度等，使得萤火虫个体的状态可表示为一条从起点到目标点的有效路径。为增加解的多样性及防止计算结果陷入局部最优解，以一定概率对萤火虫代表的路径执行扰动操作，经过多次迭代计算后，可得到所要求解的最短路径。实验结果表明，该算法在种群规模较小、迭代次数较少的情况下可以收敛到最优解，具有较强的收敛性和灵活性，可用于求解任何实际的最短路径问题。

中厚煤层综采工作面支架实时工作阻力确定

陈磊

2016, 42(12): 36-41. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.008

<摘要>(92) <HTML> (3) <PDF>(4)

摘要:
为研究中厚煤层综采工作面液压支架实时工作阻力随顶板断裂的演化过程，建立了基于弹性基础梁的采场顶板力学模型，分析了顶板运移规律，指出上覆岩层超前工作面断裂，给出了超前断裂距的解析解。结合工程实际，分析了工作面初次来压和周期来压时顶板破断形式，得到了周期来压期间支架实时工作阻力的计算公式。研究结果表明：单个来压周期内老顶发生2次断裂，初次破断前，支架工作阻力是关于老顶悬露长度的非线性函数，当悬露长度达到极限破断距时，老顶发生破断，支架工作阻力达到最大值；二次破断前，支架工作阻力随工作面推进呈二次函数式增大，老顶发生破断时达到最大值。

一种改进的井下无线传感器网络广播算法

谢洪, 刘振超, 王大溪

2016, 42(12): 42-45. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.009

<摘要>(57) <HTML> (8) <PDF>(2)

摘要:
针对现有的井下无线传感器网络广播算法能耗较高的问题，提出了一种改进的无线传感器网络前向广播算法。该算法中，转发节点可根据自身位置，选择优先节点转发信息，大大减少了无线传感器网络中需要转发的冗余信息量，从而降低了网络能耗。仿真结果表明，该算法在网络节点密度达到一定值时，满足网络接收率要求，且能够限制转发的信息总量，有效降低了无线传感器网络能耗。

基于遗传算法优化的LS-SVM井下场强预测

王安义, 郗茜

2016, 42(12): 46-50. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.010

<摘要>(39) <HTML> (8) <PDF>(5)

摘要:
为了进一步研究井下电波传播损耗规律，提高场强覆盖预测准确度，提出使用基于遗传算法优化的最小二乘支持向量机方法对井下巷道的场强进行预测。首先通过软件仿真生成巷道场强数据，并将数据分为训练集和测试集；然后采用最小二乘支持向量机方法对训练集进行学习，并使用遗传算法对最小二乘支持向量机方法的参数选择进行优化，采用测试集对方法性能进行验证；最后将基于遗传算法优化的最小二乘支持向量机方法用于井下巷道的场强预测。仿真实验结果表明，基于遗传算法优化的最小二乘支持向量机方法能够有效提高井下场强预测的精度，可获得较好的预测效果。

矿用异步电动机分级离散变频软启动方式研究

王东峰, 张开如, 王毅, 王永立

2016, 42(12): 50-55. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.011

<摘要>(37) <HTML> (9) <PDF>(4)

摘要:
针对传统矿用异步电动机软启动方式存在电动机启动电流大、启动转矩小、无法实现重载或满载启动的缺点，在原有的分级离散变频原理基础上，对调压电路、保护电路等进行了改进，提出了一种改进的矿用异步电动机分级离散变频软启动方式。主调压电路采用门极可关断晶闸管GTO代替传统的可控硅晶闸管来调节电源频率，并用理想型开关组代替三相断路器来控制其关断，从而防止过电压或过电流对电路造成损害，达到保护电路的目的。Matlab仿真结果表明，改进的分级离散变频软启动方式不仅能降低启动电流，增大启动转矩，还能有效保护电路。

用于本质安全电源的新型截流型保护电路

房绪鹏, 于志学, 秦明, 闫鹏, 赵珂

2016, 42(12): 56-58. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.012

<摘要>(68) <HTML> (10) <PDF>(22)

摘要:
针对传统截流型保护电路截流值小、抗负载冲击能力差、过流故障解除后需增加恢复电路或手动电路等问题，设计了一种用于本质安全电源的新型截流型保护电路。该电路采用双重并联控制结构，提高了电路可靠性；在负载过流时能够迅速截流，故障解除后可快速投入，且投入点可调节；具有微功耗电路，降低了轻载或空载时的电源损耗。实验结果表明，该电路能够在过流故障解除后自动恢复，负载效应低，带载能力较强。

基于能量与相关性的谐振接地系统选线新方法

杨新伟, 刘伟娜, 江博

2016, 42(12): 59-63. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.013

<摘要>(30) <HTML> (6) <PDF>(5)

摘要:
针对谐振接地系统单一选线方法易发生误判、易受训练样本影响等问题，提出基于能量与相关性的谐振接地系统选线新方法。首先计算线路各相电流突变量和每条线路的综合相关系数，然后用经验模态分解算法计算每条线路相电流突变量所对应的固有模态能量权重系数，取每条线路三相固有模态能量权重系数中的最大值作为本线路的综合能量系数值，最后通过二维判据求取特征距离。仿真结果表明，基于能量与相关性的谐振接地系统选线新方法实现了母线故障判别，且在一定程度上提高了判据裕度，适用范围更广。

EML340型连续采煤机截割臂振动特性分析

张艳军, 王俊元, 董磊, 杜文华, 李勇, 王胜利

2016, 42(12): 63-67. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.014

<摘要>(53) <HTML> (8) <PDF>(5)

摘要:
为了准确得到连续采煤机截割臂工作时的振动特性，以模态运动能分析结果为主要参考依据，模态应变能结果为辅助参考依据，对连续采煤机截割臂上传感器进行优化配置。利用传感器采集截割臂振动加速度信号，并对振动加速度信号进行时域和频域分析，得到了该信号的特征和频带能量分布情况，为进一步优化连续采煤机结构设计和故障诊断提供了理论基础。

掘进机截齿磨损程度分析及识别方法

孙汝继, 王水生, 王海舰

2016, 42(12): 68-71. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.015

<摘要>(47) <HTML> (9) <PDF>(4)

摘要:
为了实现掘进机截齿磨损程度的精确识别，提出了掘进机截齿磨损程度分析及识别方法，测试和提取了不同磨损程度截齿截割过程中的三向振动信号和电流信号，建立了各截割特征信号的样本证据组，采用基于修改模型的D-S组合识别模型实现了截齿磨损程度在线识别。实验结果表明，该方法能够根据多截割特征信号实现截齿磨损程度的精确识别，具有较高的识别精度和可靠性，为确定截齿的最佳维护和更换周期提供了重要依据。

基于显著性和深度卷积神经网络的输送带表面故障定位

赵燕飞, 杨彦利, 王丽娟

2016, 42(12): 72-77. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.016

<摘要>(43) <HTML> (11) <PDF>(6)

摘要:
提出了一种基于显著性和深度卷积神经网络的输送带表面故障定位方法。该方法在输送带上、下表面的边缘烙上数字，利用图像处理技术检测输送带图像中的数字来间接定位输送带表面故障。首先，将采集的输送带图像进行高斯滤波、灰度线性变换等预处理，以提高图像质量、增强背景与目标的对比度；然后根据谱残差理论对预处理后的图像进行视觉显著性处理，获取包含数字区域的视觉显著图；最后，运用卷积神经网络对显著图进行分类，以区分出数字区域和非数字区域。实验结果表明，该方法可以很好地检测输送带图像上的数字，进而实现对输送带表面故障的定位。

煤矿掘进机器人虚拟仿真与远程控制系统

张旭辉, 陈利, 马宏伟, 毛清华, 杜昱阳, 赵友军

2016, 42(12): 78-83. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.017

<摘要>(40) <HTML> (6) <PDF>(12)

摘要:
针对现有掘进机视频监控和遥测遥控等监控方式存在图像不清晰、无法真实反映掘进机位姿和工况状态等问题，提出了一种煤矿掘进机器人虚拟仿真与远程控制系统，介绍了系统方案设计，对掘进机器人改进设计、虚拟仿真远程监控平台、掘进机器人控制模型等关键技术进行了研究。该系统利用虚拟现实技术有机整合井下操作人员、掘进机器人和井下环境信息，以掘进机器人自动掘进和远程人工干预为目的，实现了掘进过程的运动控制和巷道成型掘进控制功能。实验结果验证了该系统的有效性和良好的控制性能。

液压支架智能焊接车间生产信息管控系统

杜毅博, 王国法, 曾庆良

2016, 42(12): 83-87. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.018

<摘要>(27) <HTML> (5) <PDF>(4)

摘要:
为确保智能焊接工艺适用于支架结构件生产，提高设备利用率，保证焊接质量，充分发挥智能焊接车间优势，研究了基于制造执行系统的液压支架智能焊接车间生产信息管控系统。建立了系统总体模型及其网络架构，分析了系统功能需求，并建立了系统数据库模型；详细介绍了智能焊接车间生产信息数据采集模块的设计，该模块实现了车间现场信息的全面采集。实际应用结果表明，该系统实现了企业决策层和生产现场的有效数据沟通，保证了液压支架的生产质量和效率。

ZigBee技术在PID控制器参数整定中的应用研究

刘贤锋, 王茗倩, 王景胜

2016, 42(12): 88-92. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.019

<摘要>(41) <HTML> (10) <PDF>(3)

摘要:
针对传统PID参数整定方式存在的电缆安装和布线繁琐、操作缺乏灵活性等问题，提出将ZigBee技术应用于PID控制器参数整定中,通过ZigBee无线组网方式实现PID参数整定控制器主机与现场测试设备之间的通信，从而达到使PID参数整定设备微型化、网络化、智能化的目的。仿真结果表明，运用ZigBee技术进行PID控制器参数整定可有效减少参数整定试验工作量，并提高控制器的灵活性和控制质量，扩展其适用范围。

三维软件在大运量、长距离输煤管道设计中的应用

黄孟, 涂照妹, 田达理, 王倩

2016, 42(12): 92-95. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.12.020

<摘要>(36) <HTML> (11) <PDF>(3)

摘要:
针对采用二维软件进行工艺管道布置存在的工作量大、易出错等问题，分析了国内设计领域所使用的各种三维软件的优缺点，并提出将Solidworks软件应用于大运量、长距离输煤管道设计中，详细介绍了Solidworks软件在输煤管道方案设计阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段中的应用。

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2016年第42卷第12期

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