工矿自动化

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雷志鹏, 宋建成, 李艳伟, 崔晓慧

2012, 38(10): 1-6.

<摘要>(11) <PDF>(5)

摘要:
针对现有工作面输送设备监测与诊断系统只能在井下现场使用的问题，设计了一种基于LabVIEW的安装于地面调度中心的输送设备远程监测与诊断系统；给出了由该系统与井下基于PLC的输送设备监测与诊断系统相结合构成的全矿井无人工作面输送设备监测与诊断系统的整体结构，分析了该系统与井下系统间的数据交换实现，介绍了在LabVIEW中运行BP神经网络故障识别的方法及SQL Server数据管理系统的设计。实际应用表明，该系统运行稳定，实现了在地面调度中心实时监测和综合诊断工作面刮板输送机、转载机和破碎机的工况。

基于无线网络的煤矿水源井群监控系统设计

曲立国, 黄友锐, 唐超礼, 凌六一

2012, 38(10): 7-10.

<摘要>(42) <PDF>(4)

摘要:
针对传统的煤矿水源井群管理采用人工周期巡检方式而无法实时准确采集水泵参数的问题，设计了一种基于无线网络的煤矿水源井群监控系统。该系统由监控主站和测控分站组成，各测控分站可实现水源井的流量测量、水泵电动机的启停控制和电流监测，并通过无线通信系统将监测数据上传到监控主站，同时测控分站可接收监控主站的控制命令，实现水泵电动机的启动、停止操作。实际应用表明，该系统提高了煤矿水源井供水系统的可靠性及自动化水平。

煤矿生产用水监控系统设计

谭一川, 槐利, 程玉龙, 刘卫东, 杨维琳

2012, 38(10): 10-13.

<摘要>(27) <PDF>(4)

摘要:
针对传统的煤矿生产用水系统采用人工操作方式而无法实时了解水泵运行情况和水仓水位情况的问题，设计了一种煤矿生产用水监控系统。该系统包括多个PLC控制站，用于监控地面污水处理厂泵房、井下泵房和水仓；各PLC控制站采集传感器数据，并通过工业以太网将采集的数据上传至上位机；上位机根据采集的数据对工作泵、备用泵进行调度，并对电动阀门进行远程操作，从而实现自动控制功能。实际应用表明，该系统实现了多个泵房的无人值守及远程控制，提高了煤矿自动化水平。

基于多种通信协议的高炉渣粒化监控系统设计

田海, 张勇

2012, 38(10): 13-18.

<摘要>(59) <PDF>(4)

摘要:
针对某炼铁厂高炉渣粒化监控系统在改造过程中存在新、老设备之间通信协议不兼容、现场设备分散性强的问题，设计了一种基于多种通信协议的高炉渣粒化监控系统。该系统采用多级网络、多协议的数据集成方式：具有ModBus通信接口的现场设备采用Profibus-ModBus协议总线桥完成ModBus RTU到Profibus的数据转换，具有Profibus-DP通信接口的现场设备通过各自的Profibus-DP通信板直接接入DP网络，具有AS-i通信接口的现场设备通过通信处理器将LOGO中的数据集成到Profibus-DP主站中，非智能通信设备通过由ET200M及I/O扩展模块组成的若干个远程I/O从站交换数据；在高炉渣粒化车间建立能够独立运行的过程监控PC站，对整个系统的重要工艺参数进行实时监控；将过程监控PC站的相关数据通过协议转换的方式集成到企业管理层的监控中心PC中。实际应用表明，该系统运行稳定可靠，达到了改造要求。

矿用隔爆兼本质安全型可回馈型变频器研制

杨维义

2012, 38(10): 19-22.

<摘要>(27) <PDF>(6)

摘要:
针对二象限变频器不能回馈能量、二象限变频器+电阻制动单元中的制动电阻的设计选型与现场工况存在不匹配的问题，设计了一种矿用隔爆兼本质安全型可回馈型变频器，介绍了可回馈型变频器的主电路设计及应用效果。实际应用表明，该变频器在额定功率范围内，可将能量通过整流单元回馈给电网，满足煤矿井下电动功率和回馈功率≤160 kW的要求。

面向煤矿安全生产管理的企业架构研究

赵博, 范玉顺, 贾幼鹏

2012, 38(10): 22-25.

<摘要>(41) <PDF>(3)

摘要:
建立了面向煤矿安全生产管理的企业架构，给出了包含业务主线、业务构件、标准业务流程和组织架构的业务架构框架；介绍了以业务流程为源头的数据架构建立步骤、数据驱动的应用架构定义模式和反映煤矿信息化特点的技术架构；最后简要介绍了应用集成化企业建模软件建立煤矿安全生产管理企业架构的方法。

基于双干簧管的矿用磁性接近开关设计

徐永, 徐善堂

2012, 38(10): 26-29.

<摘要>(31) <PDF>(5)

摘要:
针对提升机电控系统的减速开关和提升机综合后备保护装置的同步开关均采用单干簧管而存在误动作的问题，设计了一种基于双干簧管的矿用磁性接近开关；分析了干簧管的工作原理，详细介绍了该接近开关的结构、工作原理及性能。实际应用表明，该接近开关具有结构简单、防水、防爆、防振动、动作性能安全可靠等特点，有效保证了卸煤、卸料时提升机电控系统的减速开关和提升机综合后备保护装置的同步开关的正常工作。

基于SQL Server的企业数据库系统安全机制设计

贺亚茹

2012, 38(10): 29-32.

<摘要>(16) <PDF>(4)

摘要:
针对某煤矿机械制造企业数据库系统用户数量较多而影响数据库系统安全性能的问题，提出了一种基于SQL Server的数据库系统安全机制的设计方案；详细介绍了该安全机制中登录身份模式选择、应用程序验证、创建SQL Server组、设置数据库访问、设置与分配用户权限以及其他安全机制的设计；指出在设计该安全机制时，应首先创建全局组，通过SQL Server Users组获得服务器访问，通过具体数据库组获得数据库访问权限，然后根据用户访问需求创建数据库角色并对角色分配权限，最后全局组通过加入角色获得权限，从而可确保数据库系统的安全。实际应用验证了该安全机制的可行性和有效性。

基于TTCAN协议的井下通信网络研究

李颀, 翟佳, 胡海强

2012, 38(10): 33-36.

<摘要>(19) <PDF>(3)

摘要:
针对煤矿井下CAN通信网络中低优先级数据延迟较大而存在实时性与确定性较差的问题，提出了一种基于时间触发机制的TTCAN协议；给出了由主站节点和多个从站节点构成的TTCAN网络系统硬件结构，详细介绍了基于Level 1同步方式的TTCAN调度算法的设计。实验结果表明，与标准的CAN网络相比，TTCAN网络的最大响应时间和最大发送周期抖动指标几乎不受信息量的增加与优先级减小的影响，具有更好的实时性与确定性。

基于WiFi的矿用移动定位服务终端设计

尚伟, 胡彧

2012, 38(10): 37-42.

<摘要>(41) <PDF>(4)

摘要:
针对WiFi技术应用在煤矿井下存在终端设备功耗较大、本质安全型设计难等问题，设计了一种基于WiFi的矿用移动定位服务终端；给出了该终端的硬件结构及本质安全型设计原则，详细介绍了该终端的软件设计，包括WiFi驱动程序设计、满足巷道特殊环境的新型井下人员定位机制的实现、SIP协议下的无线语音通信、瓦斯体积分数实时监测、图像数据采集等位置信息服务的实现。实验结果表明，该终端人员定位精度为1 m以内，语音通信和图像数据传输无明显延迟，进入低功耗模式后瓦斯体积分数的采集最长可达7 h左右，基本满足煤矿生产和本质安全型要求。

基于蚁群-模糊聚类算法的井下工作面瓦斯突出预测

周天沛, 孙伟

2012, 38(10): 42-46.

<摘要>(24) <PDF>(4)

摘要:
针对现有的瓦斯预测方法在实际应用中受到较大限制且预测结果的准确性较差的问题，提出了一种基于蚁群-模糊聚类算法的瓦斯突出预测方法；分析了蚁群-模糊聚类算法的基本原理及实现步骤，并以某煤矿井下工作面某时段内的瓦斯突出数据为例，采用蚁群-模糊聚类算法对该数据进行了挖掘分析，从而找出了瓦斯突出量与其影响因素即埋藏深度、煤层厚度、瓦斯含量、日进度、煤层间距、日产量之间的关系。测试结果表明，该方法预测结果与实际监测记录完全一致，具有较高的聚类预测性能。

煤矿高压电网单相接地漏电故障选线方法研究

马星河, 闫炳耀, 王永胜

2012, 38(10): 47-51.

<摘要>(49) <PDF>(4)

摘要:
新型高压电网单相接地漏电故障选线方法采用电流谐波故障诊断法、零序有功功率法和暂态零序电流互积求和法设定故障测度隶属函数和权重系数隶属函数；采用模糊理论将3种方法各自的隶属函数和权重系数隶属函数进行融合，计算出多判据选线方法下的线路故障测度，从而可判断出单相接地漏电故障线路。Matlab/Simulink仿真结果验证了该方法的正确性。

用于煤矿电缆绝缘参数在线测量的附加低频信号源设计

娄建华, 李盼, 王洁, 郭齐

2012, 38(10): 51-54.

<摘要>(37) <PDF>(4)

摘要:
分析了附加低频信号源测量电缆绝缘参数的基本原理，详细介绍了该信号源中优化的SPWM驱动电路、输入和输出保护电路和RS232通信电路的设计，其中优化的SPWM驱动电路可输出-8～+12 V的电压，保证了IGBT的可靠开通和关断。实验结果表明，该信号源输出电压幅值稳定、频率连续可调。

配电网故障定位与快速抢修系统研究

范炜豪, 陈烨

2012, 38(10): 55-59.

<摘要>(15) <PDF>(4)

摘要:
针对配电网发生故障后采用传统的人工巡线方式存在故障区段定位困难、抢修效率低的问题，设计了一种基于柱上故障定位监测终端的配电网故障定位与快速抢修系统。该系统采用柱上故障定位监测终端实时测量配电网数据，采用过流速断法判别短路故障、全电流法判别接地故障；当故障发生时，柱上故障定位监测终端通过GPRS无线通信模块将故障信息发送到监控主站，监控主站采用改进的矩阵定位算法实现故障区段的准确定位；故障类型及故障位置以短信方式通知相关工作人员并在监控主站界面上显示，从而可实现故障的快速抢修。仿真结果验证了该系统的可行性。

矿用区域温度监测系统研制

梁鹏

2012, 38(10): 59-62.

<摘要>(23) <PDF>(3)

摘要:
针对现有的火灾探测器仅能对已发生的火灾进行探测，而在火灾发生前、环境温度较低时，却无法发出报警信号的问题，设计了一种可应用于非煤矿山的基于测温电缆的区域温度监测系统。该系统采用线状温度传感器连续监测探测区域的最高温度，在火灾未发生时即可发出预警信号，从而避免事故发生或引起火灾。试验结果验证了该系统的可行性。

基于三维可视化平台的煤矿综合自动化系统设计

赵洪建

2012, 38(10): 63-66.

<摘要>(28) <PDF>(3)

摘要:
针对煤矿综合自动化系统中的工业组态软件不能很好地处理空间信息的问题，设计了一种基于三维可视化平台的煤矿综合自动化系统；给出了基于该系统的数字矿山的总体结构，详细介绍了该系统结构及三维可视化平台与综合自动化系统的数据集成和数据接口方式的实现。实际应用表明，该系统实现了巷道、工作面、井下机电设备场景的精细建模，提高了矿井的现代化管理水平。

10 kV电容器组专用断路器控制回路优化设计

崔勇, 王川, 牛满萍, 代鑫波

2012, 38(10): 67-69.

<摘要>(16) <PDF>(5)

摘要:
针对10 kV电容器组断路器进行分合闸控制操作时经常发生断路器控制回路合闸线圈烧毁的问题，提出了一种断路器双合闸线圈控制回路的优化设计方案。该方案在原有的断路器合闸控制回路中增加了备用合闸控制回路，当主合闸线圈烧毁时，备用合闸线圈充电，合上断路器；备用合闸控制回路中串联了信号继电器，当主合闸线圈烧毁后信号继电器可发出故障信号，同时可保证备用合闸线圈端电压与主合闸线圈端电压保持一致。实际应用表明，该优化设计方案从根本上解决了断路器合闸线圈烧毁后不能及时合闸的问题, 保证了电容器组的正常投退。

基于PIC单片机的本质安全型电流-频率转换电路设计

赵光绪

2012, 38(10): 70-72.

<摘要>(61) <PDF>(5)

摘要:
针对模拟量传感器的信号输出形式存在多样性的问题，设计了一种基于PIC单片机的本质安全型电流-频率转换电路。该电路采用本质安全电源供电，将模拟量电流信号经高精度采样电阻接地转换为电压信号并送入PIC单片机的A/D采样口，由软件处理后转换为频率信号。实际应用表明，该电路能满足各种电流型传感器方便接入煤矿安全监控系统的需求。

电阻应变式力传感器低频冲击频率测量电路设计

刘健钊, 郑丰隆, 王莉莉, 孙夕明, 董佩

2012, 38(10): 73-76.

<摘要>(28) <PDF>(3)

摘要:
针对采用压电式力传感器、冲击力传感器测量冲击频率存在成本高、安装不便等问题，设计了一种电阻应变式力传感器低频冲击频率测量电路。该电路根据电阻应变式力传感器的工作原理，首先采用放大电路将传感器输出信号放大，然后运用电压比较电路产生方波信号，最后采用单稳态触发电路对方波信号整形，从而得到标准的方波信号。实际应用表明，该电路工作稳定，测量精度较高。

基于ZigBee的矿井压力智能采集装置设计

江敏, 王振翀

2012, 38(10): 77-78.

<摘要>(26) <PDF>(4)

摘要:
针对传统的矿井压力有线监测系统存在布线复杂、劳动强度高、监测点设置不够灵活等问题，设计了一种基于ZigBee无线传感器网络的矿井压力智能采集装置。该装置作为ZigBee无线传感器网络的节点分布于各个巷道和工作面上，各个节点采集的数据经ZigBee无线传感器网络汇聚至井下的各个基站，再通过有线网络传输至中央控制室。实际应用表明，该装置布置方便、精度高，满足掘进工作面动态延伸的变化要求。

卧螺离心机变频调速PLC控制系统设计

杨培文, 任占峰, 孟庆海

2012, 38(10): 79-81.

<摘要>(51) <PDF>(4)

摘要:
针对传统的卧螺离心机控制系统存在稳定性差、工作效率低的问题，设计了一种卧螺离心机变频调速PLC控制系统；详细介绍了该系统中共直流母线变频调速系统、副电机随动方案及负载率调整方法、PLC控制系统、组态界面的设计。实际应用表明，该系统运行稳定，提高了离心机的性能。

基于PLC的双三电平中压变频调速系统设计

苏长胜

2012, 38(10): 82-85.

<摘要>(30) <PDF>(4)

摘要:
针对某矿老副井提升机电控系统采用TKD调速方式而存在能耗大、故障点多、可靠性差等问题, 提出了一种基于PLC的双三电平中压变频器调速系统的改造方案；详细介绍了该系统中高低压配电系统、背靠背双三电平中压变频器、多PLC网络控制系统及上位机监控系统的硬件结构、工作原理及功能。实际应用表明，改造后的系统能耗低，运行稳定、可靠。

基于工作流的煤质管理信息系统设计

张小艳, 张玉娜

2012, 38(10): 85-88.

<摘要>(23) <PDF>(3)

摘要:
针对传统的煤质管理信息系统对企业内部各部门之间的业务流程控制缺乏支持的问题，设计了一种基于工作流的煤质管理信息系统；分析了煤质管理的相关业务流程；应用工作流技术对煤质管理进行了流程化设计；针对流动中的煤质数据，提出了安全的访问控制策略；并以某煤业集团的毛煤煤质管理流程为例，采用jBPM工作流引擎辅助实现了该流程的自动化处理。实际应用表明，该系统加强了煤质管理业务流程的支持和控制管理功能。

带式输送机集中控制系统改造设计

马晓泽

2012, 38(10): 89-91.

<摘要>(28) <PDF>(4)

摘要:
针对某矿原有的带式输送机控制系统存在各台带式输送机之间沟通不畅，相关人员无法实时了解带式输送机运输系统生产过程的问题，提出了一种带式输送机集中控制系统的改造方案。该系统在不改变原有系统就地控制方式的前提下，以ControlLogix PLC为核心，采用iFIX组态软件采集和监控各台带式输送机数据，实现了调度中心对整个带式输送机运输系统的集中控制功能。实际应用表明，改造后的系统将各个独立的电气控制系统综合集成在一个系统里，加强了各台带式输送机之间的配合，提高了设备的安全性和可靠性。

用于斜井串车提升系统的新型安全销研制

陆祖强, 明平美, 陈东海

2012, 38(10): 92-94.

<摘要>(14) <PDF>(3)

摘要:
针对现有的矿车标准安全销每次插销和拔销都要靠人工操作、且无法实现自动摘钩的问题，设计了一种新型矿车串车用安全销；介绍了该安全销的结构、工作原理、安装及特点，并给出了以该安全销为核心的自动摘钩脱销系统的设计。实际应用表明，该安全销满足结构简单、自锁可靠、便于自动脱销、成本低和对矿车结构改动少等现场应用要求。

泄漏通信与立井井筒提升机信号闭锁功能开发

王太续, 徐鹏鹏

2012, 38(10): 94-97.

<摘要>(23) <PDF>(4)

摘要:
针对立井井筒作业安全系数要求较高的问题，开发了一种泄漏通信与提升机信号闭锁功能，用以实现在立井井筒检修过程中采用泄漏通信手持对讲机打点对提升机信号进行闭锁、解锁操作；详细介绍了通过提升机信号系统的改造和通过提升机电控系统的改造2种途径实现该闭锁功能的方案。实际应用表明，该功能实施后，立井井筒作业人员可直接参与提升机控制，不需要开车时即闭锁提升机信号，提高了立井井筒作业的安全性。

压风机恒压供风系统设计

陈定永, 宋炳雷, 李尊龙

2012, 38(10): 98-100.

<摘要>(28) <PDF>(6)

摘要:
针对某矿压风机往井下输送高压空气时存在输气总管压力波动大且调节困难的问题，设计了一种基于变频调速和闭环负反馈控制的压风机恒压供风系统。该系统通过输气总管上的压力传感器采集实时压力信号，与输入压力信号比较后得到偏差信号，PLC对偏差信号进行分析和处理，并输出相应的变频器调节信号，使变频器改变压风机电动机的电源频率，从而达到调节输气总管压力的目的。实际应用表明，该系统运行稳定、可靠，实现了输气总管高压空气的恒压输送。

KJ95N型煤矿安全监控系统在红会一矿的应用

李天俊, 王勇

2012, 38(10): 100-102.

<摘要>(74) <PDF>(4)

摘要:
介绍了KJ95N型煤矿安全监控系统在红会一矿的安装架构、应用特点及存在的问题，指出KJ95N型煤矿安全监控系统需要从4个方面进行改进，即单通道向多通道方向发展、由单一总线向工业以太网+现场总线方向发展、主从式向无主式方向发展、从简单的数据监测向数据综合分析方向发展。

安全监控系统功能扩展与应用

张京泉

2012, 38(10): 103-105.

<摘要>(22) <PDF>(3)

摘要:
针对某安全监控系统在协庄煤矿的实际应用需求，利用系统的开出控制扩展了其他功能，即增加了管路减压阀自动补水装置、防尘水源自动监控装置、防尘管路水压监控装置、抽出式通风机自动开启装置，并介绍了上述装置的工作原理与使用效果。实际应用表明，上述功能的开发扩大了该安全监控系统的监测范围，提高了矿井自动化水平。

安全监测联网系统预报警机制实现

甄立民

2012, 38(10): 106-108.

<摘要>(17) <PDF>(5)

摘要:
针对神华宁夏煤业集团公司安全监测联网系统因业务多、数据量大而无法实时监视基层单位异动测点的问题，提出了一种安全监测联网系统预报警机制。该机制结合即时通信系统，配以预警模块和分级报警模块，使系统管理及调度人员可及时获取所辖业务范围内的报警和故障信息，同时提升对报警和故障信息的关注度，从而实现了对基层单位生产环境的监管监测。

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2012年第38卷第10期

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