工矿自动化

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张旭辉, 姚闯, 刘志明, 赵友军

2017, 43(4): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.001

<摘要>(53) <HTML> (11) <PDF>(5)

摘要:
针对现有采煤机控制系统在数据实时采集处理、远程监控及智能控制算法集成等方面难以满足工作面自动化控制需求的现状，设计了一种面向自动化工作面的电牵引采煤机控制系统。该系统采用双DSP架构，利用DSP强大的数据处理能力和丰富的外设完成采煤机工况数据的采集解算、与外围设备的实时通信，实现了采煤机自动截割控制、采煤工艺变化及远程监控等功能，为采煤机适应自动化开采提供技术支撑。

防爆电动车锂电池管理系统设计

李起伟

2017, 43(4): 5-9. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.002

<摘要>(66) <HTML> (6) <PDF>(6)

摘要:
根据GB 3836—2010系列标准和《矿用隔爆（兼本安）型锂离子蓄电池电源安全技术要求（试行）》的相关要求，设计了一种防爆电动车锂电池管理系统。该系统以STM32F105VCT7主控制器、LTC6804-2电池管理芯片为核心，基于RT-Thread实时操作系统设计，采用电池被动均衡策略来均衡电池电压。测试结果表明，采用该系统前后，12串锂电池之间的最大压差分别为0.237，0.025 V，电池电压均衡效果明显。

乳化液泵润滑油温度监控系统设计

付翔, 王然风, 袁继成, 董志勇

2017, 43(4): 10-13. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.003

<摘要>(20) <HTML> (2) <PDF>(5)

摘要:
针对目前乳化液泵润滑油温度监控方法只能识别油温超限而无法监测异常温升的问题，根据油温过程数据的统计特性，提出了一种基于统计过程控制的油温监控方法，给出了指数加权移动平均值控制图应用于油温监控的实施方案。在此基础上，设计了一种乳化液泵油温监控系统，实际应用结果表明，该系统能实时监控乳化液泵油温并准确地发出故障报警。

煤矿救灾机器人研究现状及发展方向

由韶泽, 朱华, 赵勇, 陈常

2017, 43(4): 14-18. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.004

<摘要>(122) <HTML> (8) <PDF>(8)

摘要:
介绍了煤矿救灾机器人的发展背景，综述了国内外煤矿救灾机器人的研究现状及应用情况；分析并指出了目前机器人参与矿难救援时存在地形适应性差、体型庞大、有效工作距离短、智能性欠缺、可靠性低等技术问题；提出了煤矿救灾机器人的技术发展方向，即机构仿生化、能源高效化、材料轻便化、操控智能化、救援协同化、设计模块化，同时指出煤矿救灾机器人未来的发展需伴随多种技术的共同发展。

郭屯煤矿回采工作面次生应力变化规律研究

蒋子龙, 陈文龙, 刘有健

2017, 43(4): 18-21. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.005

<摘要>(76) <HTML> (1) <PDF>(4)

摘要:
针对郭屯煤矿1304工作面巷道变形破坏现状，对该工作面次生应力进行实测：在该工作面巷道某处施工3个监测钻孔，在钻孔距工作面150 m处布置 4个HI传感器，分别监测不同位置岩体受采动影响所产生的次生应力变化。实测结果表明，超前支承压力峰值位于1304工作面前方约6.9 m处，应力集中系数约为2，为避开超前支承压力峰值，小煤柱尺寸应小于6.9 m；巷帮煤体承受的垂直应力较高，为56.7 MPa，巷道掘进中应及时进行支护，以提高小煤柱的承载能力。

基于下采样灰度投影的电子稳像算法研究

范叶平, 郭政, 张锐

2017, 43(4): 22-27. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.006

<摘要>(32) <HTML> (2) <PDF>(4)

摘要:
为了快速、准确地稳定矿井车载摄像系统获取的抖动图像，提出了一种基于下采样灰度投影的电子稳像算法。首先对图像进行直方图均衡化处理，以提高图像对比度；为减少算法运算量，削减局部运动物体的影响，通过下采样方法对图像进行多分辨率分层，选取相邻2帧低分辨率图像及其预定子区域分别进行灰度投影运算，并对运算结果进行加权求和处理，获得最终的全局运动矢量；最后根据卡尔曼滤波获取的补偿量，通过自适应相邻帧补偿方法对图像进行运动补偿，以解决误差累积问题。实验结果表明，所提算法在准确度和运算时间上都优于传统灰度投影算法，且能实现长时间连续稳像。

煤与矸石图像灰度信息和纹理特征的提取研究

谭春超, 杨洁明

2017, 43(4): 27-31. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.007

<摘要>(33) <HTML> (7) <PDF>(5)

摘要:
针对现有大多数煤与矸石图像识别方法只单一地利用灰度均值和灰度方差进行识别，存在识别准确度和效率不高等问题，提出了一种煤与矸石图像灰度信息和纹理特征提取方法。该方法提取具有代表性的特征参数，如灰度均值、平滑度及灰度共生矩阵的能量、对比度、相关性、熵等，作为识别煤与矸石的重要依据。Matlab仿真分析结果表明，以上特征参数可以有效地描述煤与矸石的图像特征，可为煤与矸石的自动识别与分选提供重要参考依据。

贵州省突出煤层孔隙分形特征研究

徐林, 袁梅, 杨萌萌, 许石青, 王玉丽, 李闯

2017, 43(4): 32-36. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.008

<摘要>(13) <HTML> (1) <PDF>(4)

摘要:
以贵州省富煤区6个突出煤层为研究对象，采用液氮吸附实验和压汞实验，分析了各煤层煤样的孔隙大小分级，计算了煤样分形维数，并分析了各煤层煤样孔隙分形特征及其与瓦斯吸附量、煤样渗透性的关系。结果表明：6个煤层煤样不同级别的孔隙具有良好的分形特征，能够显示孔隙大小及孔隙分布特征，验证了采用分形维数可以定量分析煤样孔隙特征；微孔分形维数与煤样瓦斯吸附量呈正相关关系，不同煤田煤样瓦斯吸附能力差异较大；小孔分形维数反映了煤样孔隙结构较简单，煤样间孔隙结构复杂程度相似；中孔、大孔、显微裂隙和微裂隙分形维数显示煤样孔隙分布趋势基本一致，存在某些级别孔隙发育很差的情况，需要增透以提高抽采效果。

基于改进BP神经网络的矿用通风机故障诊断

孙慧影, 林中鹏, 黄灿, 陈鹏

2017, 43(4): 37-41. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.009

<摘要>(60) <HTML> (1) <PDF>(5)

摘要:
针对矿用通风机故障与征兆对应关系复杂的特点，提出一种用动态适应布谷鸟搜索算法优化BP神经网络并进行故障诊断的方法。利用动态适应布谷鸟搜索算法的全局搜索能力，求解神经网络的最优初始参数；然后对BP神经网络进行学习训练，得到最终的故障诊断模型。实例分析结果表明，该方法能有效地进行矿用通风机故障诊断，且具有收敛速度快、精度高的特点，对测试样本的诊断准确率达到了92.5%。

考虑相关性的提升机制动系统可靠性分析

王敏, 武兵, 王娟

2017, 43(4): 41-45. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.010

<摘要>(22) <HTML> (1) <PDF>(4)

摘要:
以提升机制动系统制动力不足故障作为具体研究对象，分析了提升机制动系统可靠度函数模型；通过相关性分析得出制动力不足故障的故障链，结合独立故障率和相关系数计算了考虑相关性的总故障率；分析了考虑相关性和不考虑相关性2种情况下的制动力不足故障间隔时间分布，线性拟合结果表明，考虑相关性的制动力不足故障间隔时间分布更符合威布尔分布模型。实验结果表明，故障率理论值与实际值的误差范围为1.33%～3.25%，验证了可靠度函数模型的正确性。

基于镜像法的矿井隧道电磁波多径信道模型

姚善化

2017, 43(4): 46-49. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.011

<摘要>(12) <HTML> (2) <PDF>(4)

摘要:
针对矿井隧道复杂的电磁波传播环境，利用镜像法建立了矿井隧道电磁波多径信道模型，给出了三维空间的锯齿螺旋射线总传播路径长度和入射角、反射角的计算方法，以及总的接收功率和传输损耗的表达式。仿真结果表明，靠近发射天线的电磁波场强衰减较大，呈现快衰落现象，所建模型能准确预测隧道中电磁波场强分布。

基于LCL型有源电力滤波器的复合电流控制策略研究

高云广, 宋建成, 郑丽君, 江法洋, 田飞燕

2017, 43(4): 49-54. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.012

<摘要>(12) <HTML> (3) <PDF>(4)

摘要:
针对传统电流控制策略存在高稳态精度与快速动态响应的矛盾，提出了一种基于LCL型有源电力滤波器的复合电流控制策略。该控制策略将比例积分控制和重复控制有机结合，在保证动态响应的基础上，利用PI控制器将控制模型补偿为稳定系统，使其在低频段具有良好的控制特性；利用重复控制器校正LCL型滤波器谐振峰和内环的固有相位滞后，实现电网谐波电流的快速跟踪与高精度补偿。实验结果表明，经过并联有源电力滤波器的谐波补偿，电网电流的总谐波失真明显减小，负载变化时并联有源电力滤波器可实现单周期快速响应，验证了所提出的复合电流控制策略的有效性。

含分布式电源的配电网故障诊断方法

程学珍, 林晓晓, 朱春华, 雷倩, 陈强

2017, 43(4): 55-59. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.013

<摘要>(38) <HTML> (1) <PDF>(5)

摘要:
分布式电源接入配电系统后会改变配电网故障电流的大小和方向，使配电网故障诊断复杂化。针对该问题，提出了基于故障功率方向判据和Petri网的配电网故障诊断方法。该方法利用上传和实测双重故障信息实现冗余纠错，快速诊断出故障区域，提高了含分布式电源的配电系统故障诊断的准确性、容错性；利用Petri网独特的图形描述和并行处理能力，保证了故障定位模型的通用性和故障诊断的快速性。算例仿真结果验证了该方法的可行性、有效性。

矿用高压电缆绝缘在线监测方法

张潇, 王彦文, 赵永梅, 侯丽楠, 白树君

2017, 43(4): 60-63. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.014

<摘要>(47) <HTML> (7) <PDF>(6)

摘要:
为了实时监测矿用高压电缆的绝缘状态，提出了一种基于广域测量系统（WAMS）的矿用高压电缆绝缘在线监测方法。该方法利用WAMS实时同步获取电缆线路首末两端的电压和电流，通过建立电缆线路对地等效电路模型推导出电缆的绝缘电阻、等值电容，从而动态监测电缆的绝缘状态。仿真结果表明，该方法测量精度满足矿用高压电缆绝缘在线监测要求，且随着电缆绝缘劣化程度增加，该方法测量误差逐渐减小。

大功率防爆变频器EMI滤波器设计

刘向昕, 谭国俊, 胡子豪, 张玉成, 封安波, 马亮, 王凯

2017, 43(4): 64-67. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.015

<摘要>(16) <HTML> (2) <PDF>(7)

摘要:
分析了大功率防爆变频器EMI产生的机理，并提出了一种大功率防爆变频器EMI滤波器设计方法。该EMI滤波器采用单级LC滤波器+“P”型匹配网络结构，可在防爆变频器阻抗不匹配的情况下实现阻抗匹配，进而改善EMI滤波效果。以1 MW/1 140 V防爆变频器为实验对象，验证了该EMI滤波器的有效性。

一种准Z源升压型DC—DC变换器

房绪鹏, 马伯龙, 董召龙, 郭久红, 高冠中

2017, 43(4): 68-71. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.016

<摘要>(21) <HTML> (2) <PDF>(5)

摘要:
针对传统升压变换器存在升压能力有限、电容电压应力大等问题，提出了一种采用2个准Z源网络级联的升压型DC-DC变换器，分析了该变换器的工作原理，推导了该变换器升压比、电容电压应力的表达式。与传统Z源升压变换器相比，该变换器可在占空比小的情况下实现更大的升压比，且在升压比相同的情况下具有更小的电容电压应力。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

基于虚拟谐波阻抗的微电网谐波抑制控制策略

徐瑞东, 周建勇, 王博雅, 郁志伟, 汪琳阁, 曹莉茹, 吴陈林

2017, 43(4): 72-76. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.017

<摘要>(46) <HTML> (4) <PDF>(6)

摘要:
针对微电网中接入非线性负载带来的谐波污染问题，提出了基于虚拟谐波阻抗的微电网谐波抑制控制策略。分析了下垂控制原理，给出了2台逆变器并联运行的谐波抑制模型；采用基于二阶广义积分模型的方法检测谐波电流，并采用基于二阶广义积分模型改进的PR准比例谐振控制器实现了电压零稳态误差控制；分析了虚拟谐波阻抗控制策略及其实现。仿真和实验结果验证了该控制策略的正确性和可靠性。

电动机联接性故障诊断方法及其应用

马海龙, 王军

2017, 43(4): 77-81. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.018

<摘要>(29) <HTML> (3) <PDF>(5)

摘要:
针对电动机联接性故障特征识别困难的问题，阐述了不对中故障、联接螺栓松动故障、基础刚度不足故障这3种典型电动机联接性故障的数学模型及其频谱特征，提出了利用经验模式分解方法对电动机的振动信号进行滤波处理，根据故障特征频率得出诊断结果。现场应用结果验证了该方法的有效性。

基于梳状滤波器和子群算法的谐波检测装置

戴超凡, 邓孝祥, 崔程尧, 刘宝童, 孙炜

2017, 43(4): 81-85. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.019

<摘要>(10) <HTML> (1) <PDF>(6)

摘要:
针对现有谐波与间谐波检测算法存在精度和实时性较差的问题，提出了一种基于梳状滤波器和子群思想的谐波与间谐波检测算法，并基于该算法设计了一种谐波检测装置。该装置首先采用梳状滤波器对信号进行谐波与间谐波的有效分离，然后采用间谐波子群算法对分离后的信号进行间谐波分量计算，用原始信号减去间谐波分量重构采样序列，最后再采用谐波子群算法计算谐波分量，从而实现了谐波的高精度检测。测试结果验证了该装置具有较高的检测精度。

高效快速掘进系统的协同控制

呼守信

2017, 43(4): 86-88. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.04.020

<摘要>(18) <HTML> (3) <PDF>(10)

摘要:
高效快速掘进系统的协同控制需要以工作面采掘、支护、运输工艺为基础，实现采掘、破碎、支护等多个移动设备之间协同行走和运输系统联动控制。针对上述需求，将高效快速掘进系统中各设备的电控系统通过无线通信装置进行数据双向交互，实现了运输系统联动控制、可弯曲带式输送机和迈步式自移机尾的联动控制、掘锚机与破碎机的协同作业，达到了各设备协调、连续、高效、安全运行的目的。

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2017年第43卷第4期

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