工矿自动化

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胡良智, 涂福泉, 钱峰, 刘艳章, 叶义成

2014, 40(10): 1-4. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.001

<摘要>(56) <PDF>(2)

摘要:
针对溜井全景扫描仪因扫描探头升降速度不稳定导致的图像模糊、变形和不连续等问题，在分析全景扫描仪升降装置结构的基础上，建立了扫描探头升降速度与转筒角速度之间的关系模型，以此作为设定转筒角速度曲线的理论依据，并采用防积分饱和的闭环PI控制方法实现扫描探头升降速度的恒定控制。实验及应用结果表明，该扫描探头升降速度控制方案实现了扫描探头恒速升降，所得图像清晰，无变形。

矿山动态轻轨衡系统嵌入式硬件平台设计

郑传行

2014, 40(10): 4-7. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.002

<摘要>(126) <PDF>(3)

摘要:
针对现有煤矿动态轻轨衡的前端系统硬件平台存在结构复杂、性能落后的问题，设计了一种嵌入式硬件平台，详细介绍了该平台的硬件组成和工作原理。该平台采用多站工作模式，以ARM微处理器为核心，实现了快速准确采集与处理煤矿称重数据的功能。实际应用表明，该平台性能稳定，测量准确可靠。

应用于矿用PON网络保护中的新型分路器研究

石发强, 邱家聪

2014, 40(10): 8-11. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.003

<摘要>(47) <PDF>(3)

摘要:
针对现有矿山PON网络保护方式成本较高、可靠性较低的问题，设计了一种由3个分光器组成的新型分路器。该分路器较传统分路器增加了一只分光比为50∶50的分光器，利用其上下行光路插损一致的特点，实现了单PON口光网络单元对矿用PON环网的保护，避免了采用有源的冗余控制器和双PON口光网络单元，可靠性更高，成本更低。

一种瓦斯抽放多参数巡检仪的设计

谢国军, 高飞, 方斌, 王树丰, 朱承建

2014, 40(10): 11-14. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.004

<摘要>(45) <PDF>(2)

摘要:
设计了一种瓦斯抽放多参数巡检仪，介绍了该仪器硬件和软件的设计及实现。该巡检仪采用传感器采集甲烷浓度、工况流量、管道温度等主要性能参数；参数经AD转换后，通过RS485上传到上位机，用户通过上位机可以直观地分析瓦斯抽放管道的参数。该仪器具有测量精度高、采集通道多的特点，提高了煤矿瓦斯抽采监测的效率。

矿井救灾机器人能量效率模型研究

田丰, 方海峰, 李允旺

2014, 40(10): 15-18. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.005

<摘要>(27) <PDF>(2)

摘要:
理论分析了机器人的能量传递过程，得到了能量传递各环节的效率公式，并据此建立了机器人能量综合效率模型。通过Matlab仿真得到了机器人效率与电流、电池容量的关系，得出了如下结论：电池容量对机器人能量效率影响较小，输出电流的大小决定了机器人能量效率，输出电流为20 A时，机器人的能量利用效率最高。该结论可为建立机器人能耗模型、确定电池容量及电源管理策略提供理论依据。

基于全搜索的煤矿井下视频序列边信息生成算法

程德强, 刘洁, 郭政

2014, 40(10): 19-22. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.006

<摘要>(36) <PDF>(2)

摘要:
针对煤矿井下视频分布式编码中图像照度低和清晰度低等特点，提出了基于全搜索的煤矿井下视频序列边信息生成算法。该算法对已解码的关键帧进行扩编，并对全搜索时每个参考帧对应像素块的均方误差函数值通过阈值进行分析和判断，保留低于阈值的运动矢量，提高边信息生成质量。理论分析和仿真结果表明，本文提出的算法可以实现煤矿井下视频序列的高质量边信息的生成，为将分布式编码广泛应用于煤矿井下视频监控和通信提供了基础。

含乘性噪声的声发射信号降噪方法研究

马晓丽, 刘衍聪, 李成凯, 王文超

2014, 40(10): 22-24. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.007

<摘要>(66) <PDF>(3)

摘要:
针对声发射噪声信号的特点，研究了适合含乘性噪声的声发射信号的自适应滤波器和小波分解降噪方法, 并对这2种降噪方法的降噪仿真结果进行了对比，结果表明自适应滤波器降噪方法更适合含乘性噪声的声发射信号的降噪处理。

奇异值能量差分谱在信号降噪中的应用

张文斌

2014, 40(10): 25-28. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.008

<摘要>(62) <PDF>(4)

摘要:
为了提高现场采集信号的信噪比，针对奇异值分解中重构矩阵有效阶次确定难的问题，提出了一种基于奇异值能量差分谱的信号降噪方法。该方法根据有用信号与噪声能量的差异性，通过构造信号的奇异值能量差分谱，将能量差分谱曲线中最大峰值点作为重构信号的有效阶次来实现有用信号和噪声的分离，能够使信号奇异值降噪阶次得到合理确定，较好地保护了原始信号中有用信息的完整性, 获得了较大的信噪比，对后续进行信号特征的准确提取和分析至关重要。仿真和实例分析结果验证了该方法的有效性。

基于卡尔曼滤波算法的采煤机惯导定位方法

赵靖

2014, 40(10): 29-32. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.009

<摘要>(75) <PDF>(2)

摘要:
针对现有采煤机定位方法存在误差较大、精确性不高等问题，提出了基于卡尔曼滤波算法的采煤机惯导定位方法。该方法将采煤机的惯导定位结果与综采工作面控制系统中心计算机设定的采煤机理想轨迹相结合，经过卡尔曼滤波获取采煤机位置的最优估计，得到最终的定位结果。仿真结果表明，该方法可克服惯导定位误差随时间累积的缺点，具有较高的定位精度。

极化谱法在变压器油纸绝缘状态检测中的影响因素分析

陶凤源, 张东, 董新胜, 王世荣

2014, 40(10): 33-36. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.010

<摘要>(19) <PDF>(2)

摘要:
介绍了基于回复电压法的极化谱法在变压器油纸绝缘状态检测中的应用原理，指出极化谱曲线的主时间常数是判断变压器油纸绝缘状态的重要因素；分析了充电电压、剩余电荷、温度对极化谱曲线测量结果的影响，结果表明充电电压仅对回复电压最大值有一定影响，不影响极化谱曲线的主时间常数，而剩余电荷和温度会对主时间常数产生影响；提出实际应用基于回复电压法的极化谱法检测变压器油纸绝缘状态时，应首先对变压器进行充分放电，在0~2 000 V范围内尽量提高充电电压，并保持环境温度稳定。

基于LS-SVM的矿井巷道场强预测

王安义, 郭世坤

2014, 40(10): 36-40. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.011

<摘要>(31) <PDF>(4)

摘要:
针对目前矿井巷道场强预测精度低的问题，提出采用最小二乘支持向量机方法建立预测模型，以某巷道实测数据作为训练样本，对矿井巷道场强进行预测；详细分析了训练集构造和参数选择对预测效果的影响。仿真结果表明，LS-SVM预测模型较双斜率模型和对数校正模型具有更高的预测精度。

两类多电平逆变器多波段特定谐波消除脉宽调制求解算法的比较

潘红英, 李宋

2014, 40(10): 41-47. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.012

<摘要>(12) <PDF>(3)

摘要:
针对目前缺乏对特定谐波消除脉宽调制求解算法的非线性求解法和线性求解法应用于同一种逆变器电平拓扑进行研究的问题，针对级联型多电平逆变器建立了基于同伦算法的非线性求解方程和基于Walsh函数的线性求解模型，在多种拓扑条件下对比了两种算法求得的开关角轨迹、求解上限及消谐效果，分析了多波段调制模式下各算法初始求解条件的设置，得出了同伦算法和Walsh函数的求解特点、优劣性及在不同控制条件下的适用性，并提出将2种算法应用于同一种逆变器电平拓扑时可减小求解工作量，提高控制灵活性。

基于全周期电感空间矢量的开关磁阻电动机无位置传感器控制

张旭隆, 王峰, 曹言敬, 邵晓根

2014, 40(10): 48-51. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.013

<摘要>(37) <PDF>(1)

摘要:
针对转子位置传感器导致开关磁阻电动机可靠性降低、复杂度增加等问题，提出了一种基于全周期电感空间矢量的开关磁阻电动机无位置传感器控制方法。电动机启动时各相同时注入激励脉冲，电动机运行时非导通相注入激励脉冲，导通相采用能量回馈式电流斩波控制，通过计算电流斜率差来辨识全周期电感；利用全周期电感空间矢量与角度关系估计转子位置。仿真和实验结果表明，电动机在启动和稳态运行时的转子位置最大估计误差分别为0.8°和0.5°，满足开关磁阻电动机无位置传感器控制精度要求。

一种高性能永磁同步电动机绕组串并联换接方法及其仿真研究

包西平, 吉智

2014, 40(10): 52-56. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.014

<摘要>(19) <PDF>(2)

摘要:
为了扩展永磁同步伺服电动机运行速度的范围，提出了一种绕组串并联换接方法，详细介绍了该方法的实现，并对该方法进行了静动态仿真。仿真结果表明，绕组串并联换接可以在兼顾电动机低速与高速性能的前提下，大幅度扩展了永磁同步伺服电动机的运行速度范围，较好地解决了同一台电动机既要求低速大转矩，又要求高速大功率这一矛盾。

交联电缆局部放电检测研究

汤中于, 褚鑫, 韩刚, 于月森

2014, 40(10): 57-60. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.015

<摘要>(10) <PDF>(2)

摘要:
为了提取局部放电信号特征，将集合经验模态分解方法用于交联电缆局部放电信号分析中，提出了一种用于处理局部放电数据的自适应阈值算法。首先利用集合经验模态分解方法将含有噪声的局部放电信号分解成一些相互独立的模态函数分量，然后对所得的模态函数分量进行自适应阈值处理与重构，从而抑制噪声干扰。该算法克服了经验模态分解方法易产生的模态混叠问题，仿真和实测数据验证了其正确性及可行性。

矿用防爆柴油机车锂离子蓄电池启动电源系统设计

肖林京, 常龙, 张瑞雪, 翁峰

2014, 40(10): 61-64. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.016

<摘要>(24) <PDF>(3)

摘要:
针对GB 3836.2—2010规定隔爆壳内不能使用有可燃混合物析出的蓄电池的要求，将多个单体锂离子蓄电池串联成组，设计了一套矿用防爆柴油机车锂离子蓄电池启动电源系统；分析了系统的设计要求和结构，详细介绍了系统中电池管理功能的实现。电池管理系统采用LTC6803配合单片机实现对电池组的单体电池电压检测和均衡控制，利用DS18B20温度传感器采集单体电池温度，运用双电流霍尔传感器采集电池组启动电流和充电电流。测试结果表明，该系统运行稳定，电压和电流测量误差远小于煤矿安全标准的规定值。

基于优化GM(1, 1)的井壁变形预警系统

曲鹏

2014, 40(10): 64-67. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.017

<摘要>(13) <PDF>(2)

摘要:
针对目前煤矿井壁变形监测预警系统存在检测方法单一、不能在线监测的问题，设计了一种基于优化GM(1, 1)的井壁变形预警系统。该系统利用压力、位移和温度传感器采集井壁可压缩段的变形数据，并用优化GM(1, 1)模型对数据进行分析、拟合，通过工业以太网将温度和位移数据传送给计算机监测系统，实现了数据的实时显示、分析和预警。应用结果表明，该系统性能稳定、测量精确、预警可靠。

煤矿辅助运输车辆实时监控系统设计

刘文涛

2014, 40(10): 68-71. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.018

<摘要>(31) <PDF>(4)

摘要:
针对煤矿辅助运输车辆调度管理难和售后服务响应慢等问题，设计了一种煤矿辅助运输车辆实时监控系统。该系统利用车载防爆终端实时采集井下辅助运输车辆的运行状态参数和位置信息，通过无线通信链路将采集数据传送至监控中心并进行显示，同时监控中心对数据进行分析，从而实现车辆的调度管理和售后服务。测试结果表明，该系统运行稳定，可实现对煤矿辅助运输车辆的全方位实时监控。

选煤厂设备运行状态综合评判系统设计

张海军, 胡晨骏, 凡娜

2014, 40(10): 72-74. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.019

<摘要>(18) <PDF>(2)

摘要:
针对采用参数阈值法不能实时判断选煤厂设备运行状态的问题，设计了一种选煤厂设备运行状态综合评判系统。该系统首先选定评判指标并对其进行状态描述，然后建立各评判指标的隶属函数，确定各评判指标权重，最后通过模糊综合评判计算设备运行状态分数，根据状态分数预测设备运行状态的发展趋势，同时为检修工作提供对策支持。

基于LoadRunner的煤矿安全监控系统性能测试方法

王设计, 张海梅

2014, 40(10): 75-77. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.020

<摘要>(23) <PDF>(2)

摘要:
针对现有煤矿安全监控系统性能测试方法无法满足系统在大数据量和多用户并发条件下的测试需求的问题，基于自动化测试工具Loadrunner，提出了一种煤矿安全监控系统性能测试方法；结合并发测试和稳定性测试的具体实现，详细介绍了测试计划、测试脚本创建、场景创建、场景运行和监控、测试结果分析等测试流程。该方法可提高测试效率和准确性。

采煤机无线监测系统设计

吴怀路, 李振璧, 朱延凯, 黄丹

2014, 40(10): 78-80. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.021

<摘要>(31) <PDF>(3)

摘要:
针对煤矿井下采煤机有线监测方式存在的布线冗繁、线路老化及无法扩展等问题，采用ZigBee技术设计了一种采煤机无线监测系统，重点介绍了该系统无线传感器节点、路由器节点及协调器节点的软、硬件设计方案。该系统采用无线传感器节点采集采煤机运行状态参数，由路由器节点通过ZigBee网络接收采集数据并将其发送至协调器节点进行分析、处理，由协调器节点经RS485总线将处理数据发送至上位机，实现采煤机运行状态的远程监测。

基于超宽带技术的井下人员定位系统

刘书伦, 王树森

2014, 40(10): 81-83. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.022

<摘要>(35) <PDF>(4)

摘要:
针对目前常用的井下人员定位技术存在传输距离短、抗多径效应差、定位精度低等问题，采用基于到达时间差的超宽带定位技术，提出了一种井下人员定位系统。该系统通过多个定位传感器发送测距信号，井下人员携带的目标节点接收信号并进行处理后回传给定位传感器，主定位传感器通过WiFi网络接收定位传感器发送的测距信息，并通过有线以太网发送至定位服务器来实现井下人员实时定位，有效提高了井下人员定位精度。

基于ZigBee的矿井水文信息监测系统

薄英强, 欧阳名三, 李业亮, 史太露, 王漫, 邓金伟

2014, 40(10): 84-87. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.023

<摘要>(17) <PDF>(2)

摘要:
针对现有的井下水文信息监控系统体积较大、成本高、安装不方便等问题，提出了一种基于ZigBee的矿井水文信息监测系统设计方案。该系统采用低功耗芯片CC2530作为发射和接收设备，利用Z-stack协议栈软件实现ZigBee组网及应用开发，将实时采集的水文信息上传至主机，实现了对井下水文信息的监控，解决了成本和安装问题，且系统设备体积小，功耗低，安全可靠。

基于WiFi的井下指纹模定位算法

董建平, 杨诚, 陆小丽

2014, 40(10): 87-89. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.024

<摘要>(14) <PDF>(2)

摘要:
为提高井下人员定位精度，提出了一种基于WiFi的井下指纹模定位算法。该算法将采样点处测得的信号强度及其相应的位置信息保存起来，形成指纹数据库；WiFi终端根据实时测得的无线接入点信号强度，利用匹配算法与指纹数据库中的信息作比较，并采用欧几里得距离公式计算出终端位置。测试结果表明该算法可实现井下精确定位。

CO2—ECBM地质空间数据库建设方法研究

张燕, 张绍良, 张懂庆

2014, 40(10): 90-93. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.025

<摘要>(10) <PDF>(2)

摘要:
针对CO2-ECBM煤层气开发技术实施面临多源、多尺度、多类型数据管理与分析问题，基于GIS提出了一种CO2-ECBM地质空间数据库建设方法。首先按照需求通过区域与矿井地质调查、钻孔工业测试分析等方式获取数据，然后对获取的数据进行细化、空间参考共享和分类编码，最后按照Geodatabase数据模型存储数据，从而实现了数据的共享、管理及可视化和应用分析，为CO2-ECBM技术实施提供了决策支持。

国内工矿企业电网无功优化控制方法研究

赵晨阳, 宋墩文, 温渤婴

2014, 40(10): 93-97. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.026

<摘要>(14) <PDF>(2)

摘要:
总结了目前国内工矿企业电网发展和研究现状，分析了企业电网中的各类无功优化设备、优化方法、常用数学模型及算法；以某典型企业为案例，分析采用禁忌搜索算法进行无功优化的方法及步骤，并进行了效益分析；最后，提出了针对工矿企业电网无功优化的发展建议。

基于改进型PID算法的机电硐室降温系统

李昊

2014, 40(10): 98-101. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.027

<摘要>(12) <PDF>(2)

摘要:
针对深部开采矿井存在的机电硐室的高温热害问题，设计了一套机电硐室用低风速、低湿度、可实现冷量自动调节的降温系统，详细介绍了系统的硬件设计和上位机软件设计，同时重点介绍了PLC内嵌的带死区增量型数字PID算法。实际应用结果表明，该系统可有效降低机电硐室内的温度，实现了冷量的自动控制、地面监控、报警预警等功能。

基于ANSYS的永磁同步电动机隔磁桥结构改进设计

启德新, 张宝刚, 李东晓

2014, 40(10): 102-105. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.028

<摘要>(35) <PDF>(3)

摘要:
应用有限元软件ANSYS Workbench对200 kW永磁同步电动机转子冲片隔磁桥进行了刚强度仿真计算，根据计算结果对初始设计结构进行了改进：在转子铁心混合式磁路结构的径向磁路中增加了1组宽度为1.5 mm的隔磁桥，并在此基础上进一步优化了转子铁心与转轴之间的配合公差。仿真结果表明，该改进结构明显改善了转子冲片隔磁桥应力分布状况，提高了永磁同步电动机运行可靠性，为永磁同步电动机的转子冲片提供了设计依据。

一种基于控制序列的矿用水泵控制器逻辑编程技术

刘会军

2014, 40(10): 106-108. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.029

<摘要>(16) <PDF>(2)

摘要:
提出了一种基于控制序列组态的控制工艺编程技术，详细介绍了该技术的组态、编码和解码实现方法。将该技术应用于矿用水泵监控系统的控制器中，通过组态软件, 用户可以根据现场的水泵控制工艺和要求，高效地配置和维护被控对象的各种控制逻辑，实现多泵联动、无人值守、避峰填谷等多种复杂功能，有效地提高矿用水泵控制器的易用性和可维护性。

随机通达教学策略在电工学课程教学中的应用

伍云霞, 赵青青, 孙桂双

2014, 40(10): 109-111. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.10.030

<摘要>(22) <PDF>(3)

摘要:
针对电工学课程在教学中存在学生基础薄弱、教学学时少与内容模块多等问题，提出了在教学中采用基于认知弹性理论的随机通达教学策略。一方面以多维度、非线性的“十字交叉形”的超文本结构表征概念和相关案例，培养学生对认知的多元表征能力，增强知识的迁移性和覆盖性；另一方面在多元表征知识基础上增加适用于低级学习的助记法，形成“*字交叉形”，这对于现阶段电工学课程教学具有很强的适应力。

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