工矿自动化

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孙继平

2013, 39(8): 1-5. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.001

<摘要>(52) <PDF>(5)

摘要:
提出了矿用有线调度通信系统、矿井广播通信系统、多基站矿井移动通信系统、矿井漏泄通信系统、矿井感应通信系统、矿用透地通信系统、矿井救灾通信系统的技术要求。矿井广播通信系统应具有音频和视频全播、组播、选播及录音和记录功能；具有调度台与井下终端双向通话功能；具有井下终端呼叫地面调度功能等。多基站矿井移动通信系统应具有移动台与移动台、移动台与固定电话之间通话功能；具有短信和数据传输功能；具有移动台位置登记和越区切换功能；具有优先权设置、用户限时、非法用户禁用、中继汇接、自诊断和故障指示功能。矿井救灾通信系统应具有移动台与移动台、移动台与基站、移动台与地面基地通信终端、基站与地面基地通信终端通话功能；具有发起急呼、全呼和组呼的功能；具有基站和移动台脱网工作功能；具有图像监视功能；具有CH4，CO，O2及温度等监测功能；具有救护队员心跳、体温、姿态监测功能等。

人脸识别技术在矿井人员管理系统中的应用

徐茜亮, 霍振龙

2013, 39(8): 6-8. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.002

<摘要>(28) <PDF>(4)

摘要:
针对矿井人员入井作弊问题，设计了一种基于人脸识别技术的矿井人员管理系统。当人员入井时，系统采集当前人脸图像，与存储的模板图像进行比对校验，校验通过，则入井成功，反之，则入井失败。实验结果表明，该系统识别速度快、准确率高，有效解决了入井作弊问题。

薄煤层无人工作面自动化开采技术应用

王刚, 方新秋, 谢小平, 阮飞雄

2013, 39(8): 9-13. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.003

<摘要>(68) <PDF>(2)

摘要:
针对某矿薄煤层保护层安全高效开采的需求，提出了对其2号薄煤层进行上保护层无人工作面开采的设计方案；根据2号薄煤层22201首采保护层工作面的实际情况，给出了22201无人工作面的采煤机、液压支架、刮板输送机的配套选型，详细介绍了22201无人工作面自动化控制系统的网络结构及采煤工艺。现场工业性试验结果表明，该方案可自动完成割煤、移架、推刮板输送机和顶板支护等生产流程，实现了薄煤层工作面的自动化开采。

标识卡唯一性检测装置中定向天线设计

郭海军

2013, 39(8): 13-15. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.004

<摘要>(32) <PDF>(3)

摘要:
针对传统标识卡检测装置不能在指定区域有效检卡、存在误识别区域的问题，设计了一种窄带、高增益定向天线。通过改变传统标识卡检测装置全向天线的增益及方向角，将其水平波瓣宽度由180°减小到小于90°，并采用Ansoft HFSS电磁仿真软件对该天线的长度、宽度、矩阵排列方式等参数进行分析及优化，使其具有良好的窄带、定向、高增益特性。实际应用表明，该天线可确保标识卡唯一性检测装置很好地符合AQ 6210—2007及AQ 1048—2007的相关要求。

特定人语音识别算法的VC++实现

樊炳辉, 周凯, 纪鹏

2013, 39(8): 16-21. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.005

<摘要>(35) <PDF>(3)

摘要:
针对现有的非特定人语音识别系统存在词汇数据库庞大、训练过程复杂的问题，采用VC++实现了一种特定人语音识别算法。该算法采用先预加重后端点检测的方法来消除低频噪声的影响；选择短时能量和短时过零率2个指标作为语音信号端点检测的依据；加入了可容忍静音时间的判断来保证检测到的语音数据的完整性；采用改进的动态时间规整算法进行模式匹配，在不影响计算结果的前提下减少了运算量。测试结果表明，该算法能够对短词和短句进行实时、准确识别，并具有较快的识别速度。

一种新型煤矿井下无线通信系统研究

武先利, 王鹏, 温良, 郎琦

2013, 39(8): 22-25. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.006

<摘要>(64) <PDF>(5)

摘要:
针对应急救援常用的救灾通信电话存在通信链路建立时间长、通话质量差、不能实时在线等问题，提出了一种基于Mesh多跳和跳频扩谱技术的煤矿井下无线通信系统的设计方案。采用骨干路由节点和中继路由节点相互配合构建Mesh多跳的基础结构，同时采用多射频多通道技术来提高多跳子系统的容量、多跳次数及覆盖范围；针对跳频扩谱通信链路中需要解决多频天线技术和异频无线路由技术的问题，采用改进型最小费用路由算法来确保在灾变后煤矿井下不确定性因素增强的情况下，无线传输选择最优路由链路。试验结果表明，该系统能够实时准确地将井下信息传送到地面救援指挥中心，且能够实现地面救援指挥中心与井下救护队员的直接对话和通信指挥，提升了应急救援能力。

浓缩机絮凝沉降检测分析系统设计

王卫东, 任伟, 孙军涛, 孙远

2013, 39(8): 25-27. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.007

<摘要>(72) <PDF>(2)

摘要:
针对浓缩机药剂添加自动化闭环控制需求，设计了一种浓缩机絮凝沉降检测分析系统。当浓缩机中煤泥水浓度低于5%时，该系统采用CN141浊度计检测絮凝沉降效果，浊度计直接输出4～20 mA的电流信号送微处理器处理；当煤泥水浓度为5%～35%时，该系统采用微电容阵列传感器检测絮凝沉降效果，检测结果经放大滤波后送微处理器处理。实际应用表明，该系统能够准确、及时地检测出浓缩机絮凝沉降效果，实现了浓缩机絮凝剂添加的闭环控制。

基于矿井WiFi通信系统的混合定位方法研究

彭霞

2013, 39(8): 28-31. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.008

<摘要>(43) <PDF>(3)

摘要:
分析了现有矿井目标定位方法原理及存在的问题：非测距定位中的基于射频识别技术的定位方法、基于蜂窝小区标识的定位方法和无线传感器网络定位方法只能确定目标节点的范围，定位精度较差；测距定位精度较高，但基于到达角度的定位方法、基于到达时间的定位方法和基于到达时间差的定位方法对硬件设备要求较高，难以在煤矿井下应用；基于接收信号强度的定位方法易于实现，但受环境噪声影响较大，定位精度降低。提出了一种基于矿井WiFi通信系统的混合定位方法，该方法分粗细两步进行定位:粗定位采用基于蜂窝小区标识的非测距定位方法，确定目标所在的小区范围；细定位采用基于接收信号强度的测距定位方法。该混合定位方法可以在不增加定位系统复杂度的情况下提高目标定位的精度。

煤层气集输工艺中数据传输网络技术研究

裴红, 赵猛, 王荧光, 王义

2013, 39(8): 32-34. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.009

<摘要>(22) <PDF>(2)

摘要:
数据传输网络技术是实现煤层气安全、高效集输生产的关键环节。文章介绍了煤层气“似神经网络”集输工艺及其特点，指出了煤层气集输工艺对数据传输网络技术的具体需求；通过分析目前的数据传输网络技术，即基于有线介质的传输网络、基于GPRS的无线网络和基于3G的无线网络在煤层气集输工艺中应用存在的问题，提出了一种适合煤层气集输特点的自建无线网络架构，并分析了其技术优势，指出该自建无线网络架构为煤层气安全、高效集输提供了一种有效的数据传输手段。

矿用传感器频率信号传输研究

汤朝明

2013, 39(8): 35-38. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.010

<摘要>(14) <PDF>(8)

摘要:
针对矿用模拟量传感器采用的频率信号传输制式受外界干扰大而容易造成安全监控系统误报警、误断电的问题，分析了频率信号的传输特性和干扰特性，提出了采用差分传输、正弦波传输、电流传输、总线传输、降低传输频率等抗干扰措施，并指出多主方式的CAN总线是矿用传感器信号传输制式的发展趋势。

模糊PID和Hopfield神经网络在矿井通风系统中的应用

苗晓鹏, 桑振华

2013, 39(8): 38-41. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.011

<摘要>(27) <PDF>(3)

摘要:
针对传统的PID控制或者单一的模糊控制无法准确控制矿井通风系统风量的问题，提出了一种采用模糊PID调节器和Hopfield神经网络调节器对矿井通风机的转速、风门、风量进行控制的方法。该方法利用模糊控制器对PID参数进行实时修正，并结合Hopfield神经网络的联想记忆功能和反馈调节特性，实现矿井通风机风量的快速、稳定输出。仿真与实验结果表明，模糊PID调节器和Hopfield神经网络调节器可以准确控制矿井通风机的转速和风量，实现通风系统的稳定输出。

基于改进D-S证据理论的认知无线电频谱感知算法研究

肖淑艳, 崔洁

2013, 39(8): 42-46. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.012

<摘要>(11) <PDF>(2)

摘要:
针对基于D-S证据理论的认知无线电频谱感知算法在认知节点的感知信息存在较大冲突时会产生与实际情况相悖结果的问题，提出了一种基于改进D-S证据理论的认知无线电频谱感知算法。改进算法采用一种新的加权平均方法平均各个证据，比算术平均法更多地降低了异常证据的影响，同时通过计算证据到平均证据的距离来计算证据权值, 解决了权值计算复杂度问题。实验结果表明，在认知节点的感知信息存在严重冲突时，改进算法可有效提高认知无线电频谱感知系统的感知性能。

一种井下配电网故障测距方法

赵敏, 吕萌, 康先锋

2013, 39(8): 46-51. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.013

<摘要>(12) <PDF>(2)

摘要:
针对采用随机选取法、K-均值聚类法确定RBF神经网络隐含层节点中心和宽度只能得到局部最优解、基本粒子群优化算法易发生早熟收敛且对于某些函数优化精度差的问题，提出了将惯性权重模型和收敛因子模型相结合的改进的粒子群优化算法；针对煤矿井下配电网发生单相接地故障后定位困难、传统的故障测距方法存在可靠性差、测距精度低的问题，提出了采用改进的粒子群优化算法优化RBF神经网络进行井下配电网单相接地故障测距的方法。仿真结果表明，经改进的粒子群优化算法优化的RBF神经网络的测距精度高于RBF神经网络，能够实现故障点的准确、可靠定位。

配电网故障快速定位系统研究

王世斌

2013, 39(8): 52-55. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.014

<摘要>(11) <PDF>(2)

摘要:
提出了一种配电网故障快速定位系统的设计方案。该系统采用柱上故障监测终端识别故障，采用控制主站定位故障区段，两者通过GPRS通信管理机交换数据；采用过流速断法识别短路故障，采用全电流法识别接地故障；针对故障信息缺失及畸变情况，采用三态标识法对传统故障区段定位算法进行改进。仿真结果表明，在故障信息缺失和畸变的情况下，改进的故障区段定位算法可准确定位故障, 容错性高。

基于广义积分器的谐波电流检测方法研究

刘阳, 王晓莹

2013, 39(8): 56-60. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.015

<摘要>(16) <PDF>(2)

摘要:
针对四桥臂有源电力滤波器的谐波检测环节，提出了一种基于广义积分器的谐波电流检测方法，分析了该检测方法的检测原理及参数k的变化对谐波电流检测效果的影响。仿真结果表明，当电网频率稳定时，该检测方法可准确地提取谐波电流中的基波分量；参数k影响检测的快速性和精确性，应合理设置；该检测方法结构简单，易于实现，对于电网电压畸变、电网频率波动及三相负载不平衡的情况有一定的适应性。

一种改进的谐波电流检测方法

靳明水, 赵龙章, 邵现京

2013, 39(8): 60-64. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.016

<摘要>(10) <PDF>(2)

摘要:
针对传统的ip-iq谐波电流检测方法采用锁相环虽然能得到三相电流的基频和初相角，但当电网电压发生畸变时则存在检测精度较低、电路复杂的问题，提出了一种改进的无锁相环的谐波电流检测方法；详细分析了当电网电压发生畸变时，在三相电流对称和不对称的情况下该改进方法的检测原理，并给出了该改进方法应用于单相电路谐波电流检测的实现。实验结果表明，该改进方法能够准确、实时地检测谐波电流，且算法简单。

基于单周控制和ip—iq检测法的有源电力滤波器研究

康增尚, 李岚

2013, 39(8): 65-68. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.017

<摘要>(31) <PDF>(2)

摘要:
针对基于单周控制的有源电力滤波器只能同时补偿谐波和无功分量的问题，提出了一种基于单周控制和ip-iq检测法的有源电力滤波器的设计方案。ip-iq检测法检测出的含有谐波或无功分量或两者皆有的基波分量作为单周控制器的参考信号，电源电流信号作为单周控制器的输入信号，这2个信号通过单周控制器生成补偿电流，从而实现单独补偿谐波或同时补偿谐波和无功分量的目的。仿真与实验结果验证了该方案的可行性。

基于近红外光谱的煤粉样品定量检测研究

陈鹏强, 陆辉山, 闫宏伟

2013, 39(8): 68-71. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.018

<摘要>(19) <PDF>(3)

摘要:
针对煤质快速在线检测的需求，采用傅里叶变换近红外光谱结合不同的光谱预处理方法，即平滑处理方法、微分方法、多元散射校正方法、标准归一化处理方法分别建立了煤粉样品的水分、灰分和挥发分的偏最小二乘模型，并对模型的检测结果进行了十字交叉验证。结果表明，基于25点平滑处理方法建立的水分偏最小二乘模型较优，基于标准归一化处理方法建立的灰分偏最小二乘模型最佳，基于5点平滑处理方法建立的挥发分偏最小二乘模型精度最高，验证了应用傅里叶变换近红外光谱技术定量分析煤粉指标的可行性。

基于双闭环控制的三相三电平PWM整流器研究

刘辉

2013, 39(8): 72-75. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.019

<摘要>(29) <PDF>(2)

摘要:
针对三相三电平PWM整流器具有输出谐波少、电流畸变率小、适合向高压和大容量方向发展的特点，提出了一种基于双闭环控制的三相三电平PWM整流器的设计方案；分析了该整流器主电路原理及其数学模型的建立，详细介绍了电压外环和电流内环双闭环控制策略、中点电压平衡控制策略的实现。Matlab/Simulink仿真结果表明，该整流器具有良好的动态和稳态性能。

开关磁阻风力发电系统研究

金鑫, 嵇丽丽

2013, 39(8): 76-79. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.020

<摘要>(27) <PDF>(2)

摘要:
针对传统的基于异步发电机、双馈发电机和永磁同步发电机的风力发电系统稳定性较差，风力发电系统的实验研究需要诸多条件、不易实现的问题，提出了一种在不具备风场实验条件情况下进行基于开关磁阻发电机的风力发电系统研究的方法，即采用直流电动机模拟风力机来进行开关磁阻发电系统的实验。建立了直流电动机模拟风力机的仿真模型，介绍了基于该模型的开关磁阻风力发电系统最大输出功率闭环控制方案。仿真结果表明，该控制方案能使所建立的发电系统快速进行功率调节并进入稳态工作。

改进型双馈风力发电机最大功率点跟踪策略

梁轶群, 王华君, 陈林

2013, 39(8): 80-84. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.021

<摘要>(13) <PDF>(3)

摘要:
针对传统双馈风力发电机最大功率点跟踪极值搜索策略将正弦信号作为搜索信号而很难将正弦信号从总的输出信号中区分出来的问题，提出了一种利用风湍流作为极值搜索信号的改进型最大功率点跟踪策略。该改进策略对叠加风湍流的叶尖速比和功率系数进行傅里叶变换，获得相位差信息，从而确定叶尖速比变化方向，使双馈风力发电机达到最佳运行工作点。仿真结果表明，该改进策略可控制风力发电机转速较好地跟踪风速变化，实现了额定风速以下运行区域的最大风能捕获。

永磁同步发电机风能转换系统滑模控制仿真

王武

2013, 39(8): 84-87. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.023

<摘要>(13) <PDF>(2)

摘要:
针对由于风速的随机波动性而使基于线性定常控制器的风能转换系统稳定性较差的问题，提出了一种基于滑模控制的永磁同步发电机风能转换系统的设计方案；分析了该系统中风力机模型、传动装置模型和永磁同步发电机模型的建立原理，介绍了滑模控制策略的具体实现。仿真结果表明，该系统具有较好的速度跟踪特性，实现了最大风能捕获。

连续运输系统串行通信网络性能研究

高旭彬

2013, 39(8): 88-92. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.024

<摘要>(23) <PDF>(3)

摘要:
介绍了原有的连续运输系统串行通信网络结构及主站通信流程，指出原有通信网络中存在总线通信效率低、从站的通信故障可能导致整个网络瘫痪的问题，提出了一种改进的连续运输系统串行通信网络。改进的通信网络将原有通信网络分成2个并行的通信网络，通过减少通信访问量、提高波特率、改变通信差错控制方式等方法，有效解决了各种通信矛盾。实际应用表明，改进的通信网络运行可靠、响应及时，提升了连续运输系统的可靠性。

矿用IP网络广播系统在保德煤矿的应用

付元, 朱赛虎

2013, 39(8): 92-94. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.024

<摘要>(0) <PDF>(1)

摘要:
通过比较各种矿用广播系统的特点，得出了矿用IP网络广播技术较适于保德煤矿井下应用的结论；介绍了矿用IP网络广播系统的结构组成、特点及功能。实际应用表明，该矿用IP网络广播系统较好地实现了在紧急情况下的紧急广播及日常语音播放、对讲等功能。

煤与矸石在线分选系统设计

程学珍, 王伟, 卫阿盈

2013, 39(8): 95-98. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.025

<摘要>(17) <PDF>(2)

摘要:
针对目前常用的原煤洗选方法存在设备复杂、需要大量的水等问题，设计了一种基于双能γ射线和数字图像识别技术的煤与矸石在线分选系统。单片机实时判断探测器下方的物料是煤或者是矸石，当判断为煤块时，喷枪无动作，煤块落入煤通道；当判断为矸石时，单片机控制喷枪喷出高压气体，将矸石吹入矸石通道；当有些煤中含杂质较多或者矸石含碳量较高时，则由图像识别模块根据煤与矸石在灰度上的差异来区分煤与矸石，并将识别结果传送给单片机。模拟实验结果表明，该系统能有效识别煤与矸石，识别精度满足工业生产要求。

基于BizTalk的煤矿企业异构系统集成模型研究

钟宇

2013, 39(8): 98-101. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.026

<摘要>(9) <PDF>(2)

摘要:
分析了煤矿企业异构系统集成的发展现状，指出目前采用的信息集成方法存在的问题：数据仓库法数据同步的实时性较差, 中间件法对网络的依赖性强、查询效率低, 综合集成法对中间件的依赖性强、建设成本高;提出了一种基于BizTalk的煤矿企业异构系统集成模型，给出了该集成模型基于实时性、安全性、一致性和完整性、扩展性的设计目标，详细介绍了该集成模型的整体架构及数据流程。实际应用表明，该集成模型满足煤矿企业异构系统集成平台的建设需求。

基于PLC的掘进机电控系统设计

赵四海, 胡于伟, 赵哲谦, 董伟康, 郭葛, 郭衍臣

2013, 39(8): 102-104. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.027

<摘要>(19) <PDF>(3)

摘要:
针对传统的掘进机电控系统存在可靠性低、故障率高的问题，设计了一种基于PLC的掘进机电控系统；给出了该系统总体结构，详细介绍了该系统硬件、软件设计及其远程控制的实现。实际应用表明，该系统运行稳定、可靠，保护功能齐全，满足掘进机工作要求。

矿用电机车一体化LED照明系统设计

姜德昌, 刘满信

2013, 39(8): 105-108. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.028

<摘要>(16) <PDF>(2)

摘要:
针对矿用电机车白炽灯照明系统存在照度低、射程近、易发生追尾事故、耗电量大的问题，提出了矿用电机车一体化LED照明系统的实现方案，详细介绍了LED照明灯、恒流源线路、模块化逆变电源、场效应管并联均流的设计要点。实际应用表明, 该系统消除了矿用电机车运输中的安全隐患，解决了白色照明灯和红色尾灯一体化、逆变电源高压与低压分离的难题，耗电量低，节电效果好。

矿井机电设备数据分析系统设计

程德强, 唐金, 郭保文, 张磊

2013, 39(8): 108-110. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.029

<摘要>(26) <PDF>(3)

摘要:
针对矿井机电设备管理存在不能及时发现设备潜在故障、设备利用率低、生产效率低等问题，设计了一种矿井机电设备数据分析系统。该系统采用iHistorian服务器存储各个采集点的机电设备数据，从基础数据、可靠性、能耗、效率和预警5个方面分析数据，并将分析结果存储在SQL Server数据库中，通过Web服务器供客户端使用。实际应用表明，该系统可实时反馈矿井机电设备的运行状况，确保了矿井机电设备运行数据的实时分析和安全高效运行预警。

基于6LoWPAN的煤矿安全监控系统研究

张安然

2013, 39(8): 111-114. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.030

<摘要>(17) <PDF>(2)

摘要:
针对传统的煤矿安全监控系统存在对监控主站的依赖性过高、无线覆盖范围窄、传感器部署不便等问题，设计了一种基于6LoWPAN的煤矿安全监控系统；给出了系统总体架构，详细介绍了系统的软件设计。温度数据采集测试结果表明，该系统工作稳定, 采集与传输的温度值与实际温度相符。

煤矿井下沿巷涌水汇集点及中转水仓自动排水系统设计

丁丽萍, 朱晓洁, 王启峰, 蒋伟

2013, 39(8): 114-116. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.08.031

<摘要>(18) <PDF>(3)

摘要:
针对目前的煤矿井下沿巷涌水汇集点及中转水仓排水系统采用人工控制而存在工作效率低、可靠性差的问题，设计了一种基于环网结构的煤矿井下沿巷涌水汇集点及中转水仓自动排水系统，详细介绍了该系统硬件及软件设计。测试结果表明，该系统运行稳定可靠，控制效率高。