工矿自动化

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李春锋(通讯作者)

<摘要>(119)

摘要:
针对矿用高压交联聚乙烯(XLPE)电缆局部放电(Partial Discharge，PD)信号存在大量白噪声和周期性窄带干扰的问题，提出了一种基于改进变分模态(Variational Modal Decomposition,VMD)分解的矿用高压电缆局放信号去噪方法。首先利用Spearman相关系数对VMD算法中的K进行优化，再将含噪信号分解成一系列本征模态分量(Intrinsic Mode Function，IMF)；通过峭度准则将IMF区分为噪声主导分量与PD主导分量；对噪声主导分量进行改进小波阈值去噪，对PD主导分量利用粗糙惩罚法进行平滑处理；将处理后的IMF进行重构，最终得到去噪信号。仿真和实测信号结果表明：该方法能有效地将PD信号中的噪声去除，与完全集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition，CEEMD)算法相比，信噪比提高了46.29%，均方误差降低了32.61%，具有优良的去噪性能。

CL复合电路火花放电特性的仿真与分析

李良光, 闫崇(通讯作者)

<摘要>(58)

摘要:
基于现阶段对CL复合电路放电特性的研究不是特别的全面，于是，对CL复合电路的放电原理进行研究，得到了两种不同的状态，分别为振荡以及非振荡两种状态。非振荡状态因有前人进行了研究，因此，主要对振荡状态进行研究，分析了本安电路的原理，推导出CL复合电路的火花电流、火花功率以及火花能量的数学模型，利用MATLAB对电源电压、滤波电容、电感参数进行仿真，得到三维图以及二维图，分析电源电压、滤波电容、电感对CL复合电路的放电特性的影响。结果表明：随着滤波电容的增大，火花电流、功率和能量都会随着增大；随着电感的增加，对电流的阻碍越大，火花功率和火花能量都会减小；随着电源电压的增大，火花电流、功率以及能量均会增加。

采煤机作业区域人员精确检测方法研究

魏东(通讯作者), 王忠宾, 司垒, 谭超, 路绪良

<摘要>(89)

摘要:
采煤机作为综采工作面的关键装备之一，其智能化是实现少人化、无人化开采的必要条件。当前的智能化采煤机已经具有三维定位、记忆截割和远程监控等功能，但缺少采煤机作业区域误入人员的检测和预警保护功能，一旦出现井下人员误入其作业区域，将会带来严重的安全事故。为实现采煤机作业区域人员的安全保护，如何建立一套精确有效的人员检测系统是当前亟待解决的关键问题之一。针对综采工作面具有低照度、工况环境复杂多变的特点，提出了基于红外热成像技术的采煤机作业区域人员精确检测方法。分析了综采工作面红外图像噪声特征，提出了基于高斯掩码改进的多级导向滤波模型；基于Lucas-Kanade光流法和模糊分割理论，实现了动态背景下的移动前景目标运动信息提取并对红外场景信息进行分割；结合移动目标运动信息和红外场景分割结果，构建了基于形态学理论的权重投票法，实现了采煤机作业区域人员的精确检测。最终，在河南大有能源有限公司义煤集团耿村矿21208综采工作面进行了井下工业性试验，试验结果表明：采煤机作业区域人员检测系统于实际综采工作面的人员跟踪偏差低至0.1065像素宽度，重合比为96.10%。采煤机作业区域人员精确检测是实现有效人员安全保护的前提，该系统的建立为智能化综采工作面的安全生产提供技术支撑。

厚硬顶板多煤层开采煤柱型冲击显现机制研究

杨伟, 兰世瑞, 李振雷, 张传玖, 李红平, 钟涛平, 宋大钊, 周超

<摘要>(61)

摘要:
为了对厚硬顶板条件下煤柱型冲击显现机制进行研究，本文采用理论分析、数值模拟、现场监测等手段，研究了厚硬顶板多煤层开采条件下的覆岩运移特征，分析了工作面冲击显现机制并讨论了后续开采过程中潜在冲击危险性。结果表明：受区段煤柱、厚硬顶板及超前支承压力影响，工作面中下部区域及区段煤柱附近围岩应力及支架压力明显大于上顺槽区域，容易产生煤柱型、厚硬顶板垮落型冲击地压；当工作面接近上覆“刀把形”采空区边界时，上覆I010405采空区边界应力可以向下传递至I010203工作面，与侧向及超前压力相互叠加，构成支承应力，从而造成I010203工作面冲击危险性进一步增大，应在此阶段加大防治力度以顺利度过危险区。现场监测的冲击危险性与理论分析结果一致。研究结果可为相似条件的矿井工作面冲击地压防治提供借鉴。

井下履带式探测机器人研发与运动抗扰控制研究

单杰, 关丙火

<摘要>(65)

摘要:
针对当前井下矿灾后探测和救援难题，本文研发了面向复杂地面环境的六摆臂履带式探测机器人。首先对机器人整机结构，尤其是移动底盘进行了整体结构设计，分析了机器人典型作业的工况参数。其次，针对机器人在复杂地面的高效运动控制问题，设计了机器人控制系统的驱动方案。在机器人运动驱动系统上，对两侧履带驱动的永磁同步电机（PMSM）进行了数学建模和磁场定向控制研究（FOC）。针对传统直接转矩控制系统存在抗干扰性能弱、磁链脉动大等缺点，设计了基于自抗扰的速度环控制和基于PI控制器的电流环控制算法，用以提升电机扰动抑制能力和快速运动性能。最后与双PI环的算法进行了对比试验验证，试验结果表明：采用抗扰控制算法的机器人PMSM系统的运动响应快速无超调、抗干扰能力更强，能有效提升机器人运动的爬坡越障性能和作业稳定性。

基于音频特征融合Res-CNN-LSTM网络的带式输送机运行状态预测

孙杰臣(通讯作者)

<摘要>(94)

摘要:
摘要：为了解决使用接触式传感器、机器视觉对矿用带式输送机的运行状态监测存在安装不便、稳定性差，且缺少对带式输送机运行状态预测的问题，提出基于音频特征融合Res-CNN-LSTM网络的带式输送机运行状态预测的方法。首先对音频信号进行滤波去噪，然后采用梅尔倒频谱法（MFCC）提取信号的一维梅尔倒频谱系数MFCC0,作为网络模型的输入；考虑到网络模型加深会导致过拟合和性能退化，引入残差块对网络模型进行优化。以实验室带式输送机平台进行试验，实验过程中不断优化网络模型参数，结果表明，音频信号可以获取带式输送机更多的运行状态信息；与其他模型相比，所设计的网络模型预测准确率最高，且训练时间短；同时在不同的工况下验证了该模型具有较高的鲁棒性。

基于OPC UA 的智能化综采工作面信息模型

杜毅博, 张乘风, 巩师鑫

<摘要>(60)

摘要:
煤矿智能化的基础是实现信息集成和互联互通，统一的通信协议与信息模型是解决煤矿信息孤岛问题的关键。本文针对基于OPC UA 的智能化综采工作面信息模型及其应用展开研究，旨在解决工作面设备监控、功能信息快速集成管理问题。在研究综采工作面OPC UA信息交互网络架构的基础上，分析满足于综采工作面智能化的功能模型和信息流，提出综采工作面信息模型架构应包括静态属性集、监控属性集与功能属性集组成，并对信息模型各类元素进行了分析和建模；进而对综采工作面信息模型进行实例化，实现数据采集、数据传输以及软件开发之间的快速数据映射，并在某矿进行实际应用，证明了智能化综采工作面信息模型的实用性，为下一步进行工作面数据融合与各类智能化功能的开发奠定数据基础。

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