工矿自动化

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张佳, 李翠平, 钟媛

2014, 40(12): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.001

<摘要>(40) <PDF>(3)

摘要:
针对现阶段煤矿设备管理所面临的维护与维修成本不断增高、管理灵活性差等问题，融合工作流技术与EAM思想设计了煤矿机电设备EAM系统。该系统采用工作流技术对采购模块等业务性很强的业务过程进行流程优化，并将点检闭环管理、全生命周期管理等EAM基本思想贯穿于煤矿设备管理系统中。实际应用表明，该系统有效提升了煤矿企业设备管理效率，降低了企业运营维护成本。

多总线的采煤机齿轮箱试验台监控系统设计

吴周新, 陈捷, 洪荣晶, 徐玮

2014, 40(12): 5-8. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.002

<摘要>(35) <PDF>(3)

摘要:
针对采煤机齿轮箱试验台的分布和数据传输的要求，设计了一种多总线的采煤机齿轮箱试验台监控系统，详细介绍了该系统的拓扑结构和通信的实现。基于各种通信协议的特点，该系统采用Modbus，Profibus-DP，TCP/IP总线方式实时采集现场数据并传输到主控制器，实现了数据的远程监控；基于组态软件WinCC开发出系统的通信状态监测界面，实现了通信状态的实时在线监测，方便工作人员及时了解整个系统的通信状态。

矿井信号收发器通信模块设计

赵曼, 武风波, 汪正进, 黄健

2014, 40(12): 9-12. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.003

<摘要>(63) <PDF>(2)

摘要:
针对目前井下信号收发器存在信号传输距离短、传输速率低、抗干扰能力差、功耗大等问题，设计了一种基于RS485串口通信技术和无线WiFi技术的矿井信号收发器通信模块。该模块采用WinCE嵌入式系统，与井下监控终端通过RS485接口进行基于Modbus协议的数据通信，将监控终端采集到的数据通过WiFi网络以TCP/IP协议发送至无线接入点，并与井上监控中心服务器进行数据双向通信。测试结果表明，该信号收发器通信模块具有较高的数据传输实时性和可靠性。

一种基于RS485总线的矿用设备软件升级器设计

汪开元

2014, 40(12): 12-14. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.004

<摘要>(52) <PDF>(2)

摘要:
针对煤矿井下矿用设备软件升级工作效率低下的问题，设计了一种基于RS485总线的矿用设备软件升级器。该升级器是复用设备的RS485总线通信接口为设备底层软件升级接口，操作简单可靠，提高了软件升级工作效率。

矿用产品金属外壳的电磁屏蔽效能分析

石发强

2014, 40(12): 18-21. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.006

<摘要>(65) <PDF>(3)

摘要:
对采用单层不锈钢外壳的矿用产品的电磁屏蔽效能进行了分析与计算，得出产品金属外壳的电磁屏蔽效能与采用的金属材质、厚度以及因加工工艺形成的隙缝、开孔有关，为提高矿用产品的电磁屏蔽性能提供了工程经验。

煤矿井下电磁环境评价

王福增

2014, 40(12): 21-25. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.007

<摘要>(71) <PDF>(3)

摘要:
分析了煤矿井下输电巷道、牵引网络及电机车巷道、机电硐室内以及通信系统的电磁干扰特点及传播路径，并对某煤矿井下不同区域的电磁干扰进行了测试；通过分析测试数据，参考GB 9175—88《环境电磁波卫生标准》对各区域的电磁环境进行了评价，结果表明所测试环境均达到一级环境电磁场的标准。

智慧矿山空间数据库建设研究

王莉, 杜久升, 景海涛

2014, 40(12): 25-30. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.008

<摘要>(39) <PDF>(4)

摘要:
在分析矿山空间数据的组成和特征基础上，探讨了智慧矿山空间数据库建设模式；从空间数据基准、空间数据分类编码标准和元数据标准3个方面阐述了智慧矿山空间数据框架的构建；详细介绍了矿山空间数据库的基础数据库、主题数据库和元数据库设计的主要内容，指出了今后空间数据库建设还需要研究的内容，包括矿山空间数据库建库及数据更新的理论与方法、空间数据库框架及内容、矿山数据标准等。

基于插值梯形模糊信息粒化的瓦斯浓度趋势预测

吴兆法, 吴响, 钱建生

2014, 40(12): 31-36. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.009

<摘要>(50) <PDF>(2)

摘要:
针对现有模糊信息粒化方法构建的高层信息粒不能完全包含底层数据信息、预测时间范围受限等问题，提出了一种插值梯形模糊信息粒化方法来预测瓦斯浓度趋势。对原始瓦斯浓度时间序列进行离散化形成若干子序列，计算每个子序列窗口的最大值与最小值形成梯形上沿的边界，通过对每个子序列窗口数据进行插值计算，形成新的瓦斯浓度时间序列窗口，对新的瓦斯浓度时间序列窗口采用数据遍历寻优的方式计算梯形下沿的边界，进而形成瓦斯浓度粒化区间序列。针对现有评价方法无法准确评价信息粒化效果的问题，提出了一种基于权值的粒化评价方法，通过加权均方根误差对粒化效果进行整体评价。实验结果表明，通过该方法对信息进行粒化的效果明显优于现有模糊粒化方法，并且粒化效果不随粒化窗口的增大而减小，具有较高的稳定性与鲁棒性。

煤矿井下物联网时间同步信息传输延迟估计

陈珍萍, 黄友锐, 唐超礼, 曲立国

2014, 40(12): 37-41. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.010

<摘要>(16) <PDF>(2)

摘要:
针对煤矿井下巷道中无线传输延迟存在很大随机性，现有时间同步算法因无法确定延迟分布类型和参数而难以直接应用的问题，提出了一种基于被动测量的物联网时间同步信息传输延迟估计方法。在煤矿井下物联网感知层中增加一类评估节点，被动侦听感知节点间传输的时间同步信息包，获取传输延迟数据。评估节点基于极大似然估计法估计不同分布规律下的分布参数，根据Kullback-Leibler差异值确定最优分布规律；采用对数似然比确定同种分布规律下的参数突变，检测结果作为评估节点发送延迟分布规律和参数给汇聚节点的触发条件。仿真结果表明，该方法能够准确检测延迟分布规律的类型及分布参数突变。

选煤厂设备监测中时间同步算法研究

刘卫东, 雷雪凤, 朱中波

2014, 40(12): 42-45. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.011

<摘要>(25) <PDF>(3)

摘要:
分析了适用于选煤厂设备采集的RBS时间同步算法，针对其建立同步时能耗较大和同步收敛时间较长的问题，提出了改进的RBS时间同步算法IRBS。利用无线通信能耗模型对IRBS算法和RBS算法进行了测试分析，测试结果表明，IRBS算法能明显减少同步过程中的能量消耗和同步收敛时间。

井下谐振耦合无线电能传输系统的鲁棒性研究

丁恩杰, 孙志峰, 张国圆

2014, 40(12): 46-48. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.012

<摘要>(15) <PDF>(4)

摘要:
建立了谐振耦合无线电能传输系统的等效模型，分析了负载电流和谐振线圈电感变化量的特性，提出了一种基于负载电流和谐振线圈电感变化量的鲁棒性衡量系数。仿真结果表明，系统的鲁棒性随着耦合因数的增大而先增大后减小，存在最佳耦合因数使得系统的鲁棒性最强。

采煤机非机载调速系统牵引性能试验研究

庄德玉

2014, 40(12): 49-52. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.013

<摘要>(11) <PDF>(3)

摘要:
对采煤机非机载调速系统在不同控制方式下的牵引性能进行了试验研究，重点分析了采煤机非机载调速系统在应用标量控制、矢量控制及直接转矩控制时，长牵引电缆对变频器性能的影响。分析结果表明，矢量控制和直接转矩控制较之标量控制更适应非机载采煤机运行工况。这一结论可为采煤机非机载牵引调速系统的产品设计提供试验及理论依据。

改进的CART算法在煤层底板突水预测中的应用

杜春蕾, 张雪英, 李凤莲

2014, 40(12): 52-56. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.014

<摘要>(16) <PDF>(2)

摘要:
针对基于传统CART算法建立的煤层底板突水预测模型存在运行时间较长、准确率不高等缺点，介绍了一种改进的CART算法决策树模型，并将其用于煤层底板突水预测模型的建立。实验结果表明，采用改进的CART算法建立的煤层底板突水预测模型运行时间由1.041 1 s减少到了0.612 5 s，突水预测正确率由88.78%提高到了95.54%。

基于改进伪中值滤波和非局部均值滤波的红外图像滤波方法

张倩

2014, 40(12): 57-60. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.015

<摘要>(13) <PDF>(3)

摘要:
首先对伪中值滤波算法进行了改进：噪声检测过程融入像素点灰度值、几何距离等因素，实现噪声点从图像像素点中的逐步分离；采用加权滤波的方法滤除噪声。其次对改进非局部均值滤波算法的先验信息获取方法进行了改进：对噪声图像进行提升小波变换，采用一种新型阈值函数选择低频分解系数，对高于阈值的系数进行重构得到参考图像，计算参考图像的相似度权值并将其作为改进非局部均值滤波算法的先验信息。最后基于2种改进算法提出了一种红外图像滤波方法，即依次采用改进伪中值滤波算法和基于先验信息的改进非局部均值滤波算法对红外图像进行滤波处理，然后将其与参考图像进行融合，以修正被过度滤波的图像。实验结果表明，该方法针对高密度噪声的红外图像有较好的滤波效果。

一种无锁相环ip-iq检测新方法

叶佳卓, 杨雄, 陈广威, 陈希华

2014, 40(12): 61-65. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.016

<摘要>(18) <PDF>(2)

摘要:
针对常用的基于瞬时无功功率的谐波检测法计算量大、矢量变换复杂、实时性差、鲁棒性弱等问题，提出了一种基于反馈和高性能低通滤波器的无锁相环ip-iq检测新方法。该方法通过预设变换矩阵的频率实现谐波和基波电流的检测，无需坐标变换和锁相环；采用基波电流反馈技术，减小了检测误差及动态响应时间；采用低通滤波器和均值滤波器级联组成高性能低通滤波器，提高了谐波和基波检测的精度和响应速度。该方法适用于单相电路、三相三线制电力系统、三相四线制电力系统的谐波和基波电流检测。

基于小波变换Mallat算法的电网谐波检测方法

雷汝海, 郝震

2014, 40(12): 65-69. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.017

<摘要>(28) <PDF>(3)

摘要:
针对传统的傅里叶变换方法在分析非平稳运行电网的电量信号时误差较大的问题，提出了一种基于小波变换Mallat算法的电网谐波检测方法。该方法根据不同的分辨率将电量信号分解到不同的子频段，然后分别对子频段进行多次重构，得到原始信号的基波，最后将采样得到的原始信号与重构的基波信号相减，得到谐波信号。Matlab仿真结果表明，该方法能够有效地将电量信号中的基波与谐波成分分离，谐波检测精确度较高。

基于改进瞬时功率法的电动机故障诊断

许允之, 方磊, 史丽萍, 严家明, 唐轶, 苗长新

2014, 40(12): 69-73. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.018

<摘要>(19) <PDF>(2)

摘要:
从采集的鼠笼异步电动机定子电流出发，建立了流方的概念，通过故障电流的自乘方放大并转移故障特征频率。根据瞬时功率的概念提出了基于改进瞬时功率法的电动机故障诊断方法，通过理论推导分别提取了转子断条故障和转子偏心故障在流方中的特征频率分量，有效地克服了转子断条故障特征频率容易被基频淹没的缺点，实现了对转子断条、偏心、复合等故障的辨别诊断。该方法与传统瞬时功率法相比，采集的数据量减半，避免了电压波动和采样误差对瞬时功率的影响。

一种滚动轴承故障诊断方法

董建平, 杨诚, 陆小丽

2014, 40(12): 74-77. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.019

<摘要>(13) <PDF>(2)

摘要:
针对基于支持向量机的滚动轴承故障诊断方法中支持向量机的参数优化问题，提出一种改进的果蝇优化算法，即以模式分类准确率作为果蝇味道浓度函数，并采用该算法来优化支持向量机模型的惩罚因子和核函数参数；基于改进果蝇优化算法和支持向量机对滚动轴承的故障模式进行分类诊断，结果表明改进的果蝇优化算法具有较高的收敛速度和寻优效率，基于该算法和支持向量机的滚动轴承故障诊断方法具有较高的分类准确率。

煤矿井下作业人员管理系统人员数据分析软件的应用

金利国

2014, 40(12): 78-80. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.020

<摘要>(32) <PDF>(4)

摘要:
提出了一种煤矿井下作业人员管理系统人员数据分析软件，介绍了该软件数据曲线分析的原理，以下井人员总数曲线为例介绍了该软件在煤矿交接班管理、人员定位管理中的应用。该软件可以曲线形式直观、定量地反映煤矿交接班状况、人员活动情况、人员定位系统运行状况等，已应用于某煤矿井下作业人员管理系统，效果良好。

基于LT4356的本质安全型电源保护模块设计

谢国军, 王通生, 王树丰, 朱承建

2014, 40(12): 80-83. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.021

<摘要>(41) <PDF>(7)

摘要:
针对目前本质安全型电源保护模块存在保护功能简单、转换效率低、抗干扰能力差、本质安全电流较小等问题，设计了一种基于LT4356浪涌抑制器的本质安全型电源保护模块；详细分析了该模块中软启动，过压、过流及电压跌落故障保护，保护锁定功能的实现原理。该模块实现输出电压DC5～18 V，输出本质安全电流850～1 000 mA，故障保护时间在2 μs以内，符合GB 3836.4—2010本质安全要求。

烟热模拟训练评价考核系统的研究

张郑平, 吴慧斌

2014, 40(12): 83-85. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.022

<摘要>(9) <PDF>(2)

摘要:
针对现有烟热模拟训练评价考核系统存在评价结果主观性强、缺少统一的评价标准等问题，依照评价体系的建立原则，采用定量和定性相结合的方法确定了以时间为主的评价指标，并推导出评分公式，实现了对烟热模拟训练的客观合理的评价考核，为提高训练质量和制定训练计划提供了保障。

凤翅山煤矿外部漏风测试及改造

鲁忠良, 杨楠珂

2014, 40(12): 86-89. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.023

<摘要>(18) <PDF>(2)

摘要:
针对凤翅山煤矿兼做行人和运料通道的回风副斜井外部漏风现象严重的现状，采用风表直接测定法对选取的测点进行了矿井外部漏风测试，根据外部漏风率的变化确定了防爆风门绞车绳通行窗口为矿井主要漏风源；针对原有绞车绳通行窗口采用橡胶皮垫固定在防爆风门上进行封闭的方法容易导致漏风的问题，提出了采用移动挡板封闭窗口的改造方案。测定结果表明，改造后的矿井外部漏风率由原来的15.5%降至6.5%，通风机负压减小了318 Pa。

Inter Control控制器在掘进机电控系统中的应用

刘国鹏

2014, 40(12): 89-92. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.024

<摘要>(24) <PDF>(3)

摘要:
分析了掘进机现场工况对电控系统中控制器的要求；针对以传统PLC为核心的掘进机电控系统存在防护等级低、环境适应性差等问题，基于现有的专用控制器性能比较，选用Inter Control专用控制器作为掘进机电控系统的核心，详细介绍了该电控系统的硬件组成和控制器程序设计方案。Inter Control控制器已成功应用于某全岩掘进机电控系统中。井下工业性试验结果表明，该电控系统克服了传统PLC电控系统的缺点，且运行稳定可靠，未出现通信故障。

矿用数字广播救援引导系统的设计

曹田兵, 霍振龙, 顾俊

2014, 40(12): 93-96. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.025

<摘要>(22) <PDF>(2)

摘要:
为解决煤矿井下灾害救援时通信信息不畅的问题，设计了一种新型的矿用数字广播救援引导系统，介绍了系统关键技术、主要装备及特点。该系统采用IP网络通信、多媒体处理、数字广播通信等技术，为煤矿井下危险区域人员紧急疏散及撤离、地面远程指挥管理决策、救援通信与逃生引导等工作提供了针对性的实时信息与技术保障，提高了矿井应对突发情况的能力。

无线Mesh技术在煤矿工作面通信系统中的应用

顾义东

2014, 40(12): 96-98. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.026

<摘要>(26) <PDF>(5)

摘要:
针对现有煤矿有线、无线通信系统难以在工作面应用的问题，提出了一种基于无线Mesh技术的煤矿工作面通信系统设计方案，主要介绍了该系统的结构、无线Mesh基站的设计及系统功能指标等。该系统带宽高，路由更新时间不大于10 s，无线覆盖距离不小于1 km，并可接入井下工业以太网，实现对矿井工作面的无线网络覆盖。

煤矿工作面无线全覆盖通信系统设计

王树强, 包建军

2014, 40(12): 99-101. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.027

<摘要>(11) <PDF>(3)

摘要:
根据煤矿工作面无线通信的需求，分析了现有工作面有线通信和无线通信技术的优缺点，提出了一种基于无线网状网和ZigBee技术的煤矿工作面无线全覆盖通信系统设计方案，并介绍了综合基站和WiFi网关的设计。测试结果表明，该系统能够满足工作面数据、语音、视频等不同信息的无线传输需求，实现了工作面无线信号的全覆盖。

滤筒除尘通风装置在露天采煤机中的应用

韩新明, 呼守信

2014, 40(12): 102-104. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.028

<摘要>(28) <PDF>(4)

摘要:
分析了露天采煤机用电气设备散热方式的优缺点；根据露天采煤机的实际工况，采用滤筒除尘器对露天采煤机的变频调速装置、降压变压器等电气设备进行强迫通风散热，利用原有的除尘通风设备给操作室通风和加热。滤筒除尘通风装置在露天采煤机中的应用，不仅保证了露天采煤机的可靠运行，延长了电气设备各元器件的使用寿命，而且使电气设备散发的热量得到了循环利用，达到了节能的效果。

手持终端在煤矿隐患排查系统中的应用

张大伟

2014, 40(12): 105-107. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.029

<摘要>(26) <PDF>(2)

摘要:
针对煤矿隐患排查系统存在盲点、描述失真、信息传递不及时等问题，将手持终端应用到隐患闭环管理中。详细阐述了手持终端在隐患上报、治理回复、现场复查中的功能和具体应用；从隐患信息库建立和隐患地点定位方面给出了手持终端井下应用的相关建议。手持终端的应用改进了传统隐患排查工作模式，实现了隐患排查的实时、精确、可视化管理。

多级水泵房自动化排水控制系统设计

张锋

2014, 40(12): 108-110. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.12.030

<摘要>(26) <PDF>(3)

摘要:
介绍了一种多级水泵房自动化排水控制系统的设计方案，给出了系统结构及主要功能，从水泵引水方式及多级联动功能两方面阐述了系统的关键问题并给出了相应的解决方案。实践表明，该系统排水效率高，监测数据准确，运行稳定可靠，实现了多级水泵房的无人值守。

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