主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團、中國煤炭學會學術期刊工作委員會
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工礦自動化

期刊英文名:Industry and Mine Automation

  《工礦自動化》(原名《煤礦自動化》),月刊,創刊于1978年,是由中國煤炭科工集團有限公司主管、中煤科工集團常州研究院有限公司主辦的面向國內外發行的報道煤礦自動化、信息化、智能化技術的專業性技術期刊。《工礦自動化》為中文核心期刊、中國科技核心期刊、RCCSE中國核心學術期刊(A),是中國煤炭學會煤礦自動化專業委員會、中國煤炭工業技術委員會信息與自動化專家委員會及電氣專家委員會學術交流的會刊。


  • 工礦自動化
    工礦自動化
  • 作者(Author):翟延忠歐陽昇李紅軍宋永強
    關鍵詞(KeyWords):選煤廠壓濾機組協調控制精礦槽液位協調管理任務管理終端CAN通信

    摘要:目前壓濾機組自動協調控制方法有2種:一種是基于PLC實現分布式控制,但PLC的主從式通信性能較低;另一種是將整個壓濾機組作為一個整體重新設計,由1個PLC控制柜實現聯機控制,但移植與擴展較困難。根據壓濾機組協調控制系統需兼具分布式與高性能通信的要求,針對壓濾機的啟停、進料、卸料環節的配合問題,設計了一種壓濾機組協調控制系統嵌入式管理終端。該終端采用STM32F407ZGT6微控制器,基于精礦槽液位、壓濾機性能、啟停狀態、進料口位置等因素,由協調管理終端做出啟停、進料及卸料等決策,通過CAN通信控制各臺壓濾機運行,從而實現壓濾機組的協調控制。實際應用表明,管理終端的引入實現了壓濾機組的自動啟停管理、按優先級運行、自動進料、自動卸料等協調管理功能,減輕了操作人員的勞動強度,避免了礦漿溢出與堆料事故的發生。
  • 作者(Author):李文峰李大娟張軍會
    關鍵詞(KeyWords):礦山救護隊應急救援語音交互技術語音識別語音合成智能錄入語音自動播放

    摘要:針對現有礦山救護隊應急救援管理系統存在數據錄入實時性和交互性較差、應急處置消息傳遞手段落后等問題,將語音交互技術應用到礦山救護隊應急救援管理系統中,實現了系統報警信息的智能錄入和通知公告的語音自動播放等功能。采用語音識別技術智能錄入接警信息,快速生成接警記錄單,并實時跟蹤接警處置情況;采用語音合成技術將通知公告和待辦提醒通過語音提醒用戶,避免工作延誤。測試結果表明,該系統的平均語音識別率為90%以上,語音合成正確率為100%,通過語音識別方式錄入接警信息速度明顯快于手寫和打字方式。現場應用結果驗證了該系統的有效性和穩定性。
  • 作者(Author):程江洲唐陽謝詩雨熊雙菊王勁峰
    關鍵詞(KeyWords):礦用電纜電纜故障定位脈沖信號傳輸特性反射脈沖識別行波測距

    摘要:為解決電纜分接頭對脈沖信號的反射干擾造成故障定位困難的問題,分析了脈沖信號沿電纜傳輸特性:脈沖信號幅值、脈寬隨傳輸距離的增加呈單調線性變化。在此基礎上提出了一種考慮脈沖信號傳輸特性的礦用電纜故障定位方法:通過向電纜中注入原始脈沖信號獲得反射脈沖信號,根據反射脈沖信號的脈寬、幅值變化識別電纜故障點反射脈沖信號,從而排除電纜分接頭反射脈沖信號的干擾,實現故障準確定位。搭建了礦用電纜故障定位仿真模型對該方法進行驗證,仿真結果表明,該方法具有較高的故障定位精度,定位誤差小于1%。
  • 作者(Author):周小云蔡改貧湯文聰于習文
    關鍵詞(KeyWords):振動慢剪破碎機給料控制對角矩陣解耦模糊PID控制自適應粒子群優化

    摘要:針對振動慢剪破碎機碎礦過程多變量、強耦合、大時滯的特點,提出了一種基于自適應粒子群算法優化的模糊解耦PID控制方法。在對振動慢剪破碎機動態模型進行對角矩陣解耦的基礎上,分別對給料量和振動電動機頻率進行模糊PID控制,并引入自適應粒子群優化算法對模糊PID控制的隸屬函數參數進行動態優化,從而實現主電動機工作電流及合格礦料產率精確、穩定、快速控制。仿真及試驗結果表明,該方法具有響應速度快、調節時間短、超調量小的特點。
  • 作者(Author):王洪棟郭偉東朱美強雷萌
    關鍵詞(KeyWords):礦井圖像低照度圖像圖像增強多尺度Retinex算法光照校正快速均值濾波

    摘要:針對多尺度Retinex算法在處理煤礦井下低照度圖像時存在細節增強不足和耗時等問題,提出了一種基于光照校正的快速多尺度Retinex算法對煤礦井下低照度圖像進行增強。該算法通過計算高斯模糊后圖像的每個像素點的亮度值,將圖像劃分為暗調區域和高光區域,并對不同區域進行光照校正,從而降低高光區域的亮度,保證不過分曝光,同時提升較暗區域的亮度,凸顯更多細節信息;利用三次快速均值濾波代替高斯濾波來估計光照強度,減少算法耗時。實驗結果表明,該算法能有效提高圖像的亮度和對比度,增強圖像中暗調區域和高光區域的細節,具有較快的處理速度。
  • 作者(Author):田劼胡耀松郭紅飛趙彩躍
    關鍵詞(KeyWords):礦井提升機鋼絲繩檢測探傷儀霍爾元件漏磁檢測軸向布置提離距離

    摘要:針對目前鋼絲繩探傷儀無法準確檢測鋼絲繩是否發生損傷的問題,基于漏磁檢測法設計了一種基于霍爾元件的礦用鋼絲繩探傷儀。采用永磁體磁化鋼絲繩,當鋼絲繩受損時損傷處會有漏磁產生,利用霍爾元件采集鋼絲繩損傷處的漏磁信號,通過分析霍爾元件的輸出電壓波形判斷鋼絲繩是否存在損傷。為了進一步提高該探傷儀檢測的準確度,優化了霍爾元件的軸向、周向和徑向布置方式:利用Ansoft Maxwell對鋼絲繩的磁化情況進行仿真,根據仿真結果確定霍爾元件的軸向布置方式,霍爾元件的軸向位置選擇布置在探傷儀的中心位置;為了消除鋼絲繩的股間效應,對霍爾元件的周向布置進行了計算與設計,當2個檢測點的周向距離為29mm時可基本消除股間效應的影響;采用改變提離距離的方法研究了霍爾元件的徑向布置,鋼絲繩運動過程中會產生抖動,為防止鋼絲繩與霍爾元件產生接觸導致設備損壞,需根據鋼絲繩的抖動情況選擇合適的提離距離布置霍爾元件。實驗結果表明,該探傷儀可以根據鋼絲繩損傷處信號突變情況準確檢測鋼絲繩是否發生損傷。
  • 作者(Author):周全超楊勝強蔣孝元桑乃文
    關鍵詞(KeyWords):綜掘工作面粉塵分布規律通風除塵長壓短抽式通風方式短壓長抽式通風方式

    摘要:為了確定通風方式對綜掘工作面粉塵分布的影響,并探究綜掘工作面不同通風方式下的降塵效果,以隆德煤礦209綜掘工作面為研究對象,利用FLUENT軟件模擬壓入式通風方式下巷道中粉塵分布情況以及抽、壓組合式通風方式下粉塵分布規律及降塵效果,并通過現場實測驗證數值模擬的準確性。分析結果表明:壓入式通風方式下工作面巷道中粉塵污染嚴重,粉塵影響區域較大且沉降緩慢;模擬結果與現場實測粉塵濃度變化規律基本相同,驗證了數值模擬結果的可靠性,進而說明了建立的數學模型及其參數設置的合理性;通過對比長壓短抽式及短壓長抽式通風方式的降塵效果得出,壓風筒出風口距離工作面5m的長壓短抽式通風方法降塵效果最好,粉塵濃度可快速降低至6mg/m3以下。
  • 作者(Author):郝宇葉正亮
    關鍵詞(KeyWords):甲烷氣氛煤自燃指標氣體活化能熱重分析

    摘要:針對不同氧濃度下煤自燃特性的研究大多只考慮不同氧氮比氣氛,而對不同甲烷氣氛下煤低溫氧化規律研究較少的問題,利用程序升溫氧化和熱重分析實驗,對不同甲烷氣氛下煤自燃指標氣體和活化能進行了研究。結果表明:隨著CH4體積分數的增大,產生CO和CO2的初始溫度顯著升高;在煤氧化初始階段,不同CH4氣氛下CO和CO2生成量均隨著溫度的升高而緩慢增加;在煤加速氧化階段,CO和CO2生成量隨溫度的升高呈指數函數形式增加,且CH4體積分數越低(O2體積分數越高),CO和CO2生成量越大,表明溫度越高,CH4對煤氧化的抑制作用越明顯;隨著CH4體積分數的增大,煤低溫氧化活化能增大、指前因子降低,說明CH4體積分數的增大對于煤自燃具有較好的抑制作用。
  • 作者(Author):顧周杰劉貞堂劉浩雄錢繼發林松李曉亮
    關鍵詞(KeyWords):煤自燃氣體特征煤自燃與瓦斯爆炸耦合致災瓦斯爆炸極限瓦斯爆炸壓力瓦斯爆炸下限

    摘要:現有研究大多從煤自燃單組分氣體或部分組分混合氣體角度對瓦斯爆炸極限進行分析,而對煤自燃過程中不同階段產生的混合氣體對瓦斯爆炸極限的影響分析不足,對煤自燃與瓦斯爆炸的耦合致災開展的實驗研究較少。針對上述問題,通過模擬煤自燃實驗裝置研究了煤自燃過程中氣體生成特征規律;采用20 L球形爆炸裝置對瓦斯混合煤自燃各個階段生成氣體進行實驗,研究了煤自燃氣體對瓦斯爆炸下限的影響。實驗結果表明,實驗煤樣自燃過程中產生的可燃性氣體主要為CH4,CO,C2H4,C2H6,C2H2等,其中CH4和CO體積分數最高,最大體積分數分別為0.75%和0.37%;煤自燃不同階段產生的可燃性氣體含量隨自燃時間的增加和溫度的升高均呈現增大趨勢,煤自燃加熱初期,溫度小于80 ℃主要產生了CH4,CO可燃性氣體,CO可以作為煤自燃緩慢氧化階段的標志氣體;隨著自燃時間的持續,溫度超過80 ℃后,開始產生C2H4和C2H6,隨后逐漸產生C3H8氣體,C2H4的出現表明煤氧化進入了加速階段;煤氧化自燃后期,大約到220 ℃時出現C2H2,此時煤進入激烈氧化階段;低體積分數的CO能抑制瓦斯爆炸,高體積分數CO能促進瓦斯爆炸,導致爆炸壓力變大,爆炸下限降低;煤自燃過程中產生的混合氣體增大了瓦斯爆炸壓力,爆炸下限最大降低了0.55%,瓦斯爆炸的危險性變大。
  • 作者(Author):張儉讓黃玉鑫閆振國張磊霍小泉
    關鍵詞(KeyWords):煤礦事故隱患事故隱患排查隱患排查信息管理事故隱患分類應急響應協同信息處理

    摘要:總結了煤礦事故隱患的分類與整改方式。從技術支撐體系、信息采集方式、功能模塊3個方面闡述了煤礦隱患排查信息管理系統的研究現狀,指出現有煤礦隱患排查信息管理系統存在缺少對事故隱患采集信息準確性、時效性的保障功能和對應急響應的信息化支持,無法做到多終端關聯互動等問題。從技術和功能2個方面展望了系統發展方向:技術方面,對煤礦事故隱患信息進行多維分析與展示、建立多智能終端與PC端關聯互動的互聯網+協同信息處理模式、采用微服務架構設計;功能方面,提供組群、定制信息推送、職業技能線上學習功能,將關鍵功能延伸至手機端。
  • 作者(Author):王潞歐謝雄剛趙先偉李維翔
    關鍵詞(KeyWords):煤層瓦斯壓力瓦斯壓力測定封孔工藝注漿封孔短膠囊+注漿封孔長膠囊-壓力黏液封孔

    摘要:復雜地質礦區水文地質條件較復雜,巖層孔/裂隙較發育,若采用的封孔工藝不合理,將導致煤層瓦斯壓力測定結果不能準確反映煤層瓦斯實際情況的現象。針對上述問題,在貴州久益礦業股份有限公司宏宇煤礦5,6-1號煤層布置4組測壓點、12個測壓鉆孔,每組測壓點鉆孔分別采用目前常用的注漿封孔、短膠囊+注漿封孔、長膠囊-壓力黏液封孔3種封孔工藝進行瓦斯壓力測定試驗。根據試驗結果分析了3種封孔工藝的應用效果,得出3種封孔工藝的適用條件:注漿封孔工藝適用于較深、巖石較細密且較堅硬的巖孔;短膠囊+注漿封孔工藝適用于傾角較大的下向鉆孔;長膠囊-壓力黏液封孔工藝適用于煤層頂底板巖石破碎或可能存在含水層處鉆孔。
  • 作者(Author):宋紅立趙洋李慶釗
    關鍵詞(KeyWords):瓦斯抽采煤體蠕變瓦斯滲流煤層瓦斯壓力滲透率多場耦合鉆孔布置鉆孔間距

    摘要:為了研究深部煤體蠕變對瓦斯滲流的影響,建立了考慮蠕變作用下煤體變形場、瓦斯擴散場及瓦斯滲流場多場耦合的數學模型,以陜西彬長胡家河礦業有限公司煤層瓦斯賦存及地質條件為依據,模擬分析了煤層瓦斯抽采動態變化規律,通過現場監測驗證了數學模型的正確性、合理性、可靠性及工程適用性。研究結果表明:① 煤層瓦斯壓力隨距抽采鉆孔距離的增加而增大,距鉆孔越近,瓦斯壓力梯度越大,煤體滲透率比值越大,在遠離鉆孔處瓦斯壓力和滲透率比值均逐漸趨于穩定。② 在瓦斯抽采初期,距鉆孔越近煤體的瓦斯壓力降低幅度越大,隨著抽采時間延長,瓦斯壓力降低的幅度逐漸變緩;在瓦斯抽采初期,距鉆孔較近煤體的滲透率比值增加幅度較大,隨著抽采時間的延長,在應力和瓦斯壓力共同作用下,煤體的蠕變變形導致滲透率比值增加的趨勢趨于平緩。③ 與單孔瓦斯抽采相比,雙孔抽采可顯著降低煤層瓦斯壓力;鉆孔間距越小,不同抽采時間內兩鉆孔間的瓦斯壓力梯度越小,但隨著抽采時間延長,瓦斯抽采效率越低;結合陜西彬長胡家河礦業有限公司瓦斯賦存條件,確定其瓦斯抽采鉆孔最合理間距為2m。
  • 作者(Author):謝國軍袁鳳培丁俊峰
    關鍵詞(KeyWords):煤礦電力監測膠帶運輸監測語音擴播控制器局域網CAN總線中繼器硬件中繼器軟件中繼器速率自適應

    摘要:針對煤礦現場設備因節點多、距離長而需要對CAN總線信號進行中繼放大的要求,以及常用的軟件CAN總線中繼器存在數據幀延時、丟幀、功耗大、速率無法自適應等問題,設計了一種礦用硬件CAN總線中繼器。該中繼器主要由D觸發器、異或門和CAN收發器組成,其中D觸發器用于控制電平信號傳輸,異或門用于產生D觸發器翻轉所需的脈沖信號,CAN收發器將數據接入CAN總線網絡,從而實現CAN總線信號透明傳輸。仿真及試驗結果表明,礦用硬件CAN總線中繼器能準確傳輸CAN數據幀,有效提高總線電平,改善信號質量,提高通信距離。與軟件CAN總線中繼器相比,該中繼器具有功耗低、延時小、不丟幀、速率自適應等優點,適用于煤炭工業領域對數據幀延時、功耗等要求較高的CAN總線網絡。
  • 作者(Author):劉寧寧
    關鍵詞(KeyWords):虛擬現實數據手套 礦山設備實訓手部運動模型四元數微慣性傳感器位置及姿態解算

    摘要:礦山設備實訓采用虛擬現實技術互動操作真實性較差,而現有微慣性傳感器式數據手套通過優化數據處理算法以減少傳感器布置數量導致準確性不高。針對上述問題,在介紹人類手部結構和手部運動力學模型的基礎上,分析了礦山設備實訓基本動作及運動特點,提出了二指六連桿七自由度礦山設備實訓手部運動模型,從而可減少微慣性傳感器布置數量;基于四元數法推導了指骨位置及姿態解算算法;開發了基于礦山設備實訓手部運動模型的數據手套。在手套腕部固定Tracker追蹤器來獲得前臂絕對坐標,在手套大拇指和食指處布置微慣性傳感器以提供指骨載體坐標,并通過指骨位置及姿態解算獲得指骨在導航坐標系的位置及姿態,從而實現虛擬場景手部運動姿態實時重生成。測試結果表明,礦山設備實訓基本動作的最大誤差為9mm,小于控件最小直徑,滿足礦山設備實訓操作需要。
  • 作者(Author):張楠
    關鍵詞(KeyWords):礦井人員定 無線傳感器網絡接收信號強度指示高斯混合濾波赤池信息量準則加權質心算法

    摘要:針對煤礦井下復雜環境中無線信號的非視距傳播導致RSSI定位算法存在測距誤差大及定位結果不準確的問題,提出了一種基于改進高斯混合濾波的礦井加權質心定位算法。首先根據最大期望算法對未知節點的相應RSSI測量數據進行聚類,將它們劃分為多個高斯概率密度函數模型;然后根據數據特征,利用赤池信息量準則對采樣數據進行優化,得到精確的測量值;最后計算未知節點的初始坐標,將未知節點初始坐標和真實坐標間的誤差值作為權值因子,結合質心定位算法計算得到未知節點的最終坐標,實現目標定位。仿真與實驗結果表明,該定位算法可實現煤礦井下人員的高精度定位,平均定位誤差為1.83m。
  • 作者(Author):游小榮裴浩霍振龍
    關鍵詞(KeyWords):礦井人員定位UWB三邊定位雙邊雙向測距井下目標定位精度

    摘要:針對現有基于UWB的井下定位算法存在算法復雜且求解值不是全局最優的問題,提出了一種基于UWB測距的三邊定位改進算法。該算法基于DW1000芯片和三邊定位算法,采用雙邊雙向測距方法測距,以求解二元二次方程最優解為目標,設定優化目標函數,將坐標二維化處理,降低了算法的復雜度;篩除測量過程中產生的無效數據,確定有效搜索區域并在該區域內進行全局遍歷,找到最優定位坐標,解決了求解值不是全局最優的問題。同時,為了進一步提高定位精度,采取了適當增加參考節點數量的措施。實驗結果表明,該算法平均誤差小于加權三邊定位算法、泰勒算法,定位精度提升明顯;該算法還具有較強的實用性,通過增加參考節點數量可有效提高測量精度。
  • 作者(Author):張立峰金業勇陳康王維周澍
    關鍵詞(KeyWords):礦井定位設備無線升級升級終端無線廣播傳輸方式批量無線IAP升級

    摘要:針對現有礦井定位設備嵌入式程序升級方式需要建立物理連接、沒有一種針對小型嵌入式設備的可編程無線升級協議等問題,提出了一種礦井定位設備的無線軟件升級方法。該方法采用無線廣播傳輸方式和一對多的網絡模式實現礦井定位設備的批量無線IAP(應用內編程)升級,提高了升級的便捷性和效率。實驗結果表明,該方法的總體升級成功率與距離正相關,在10m范圍內成功率較高。該方法為數量較大的礦井定位設備的更新換代提供了一種有效途徑。
  • 作者(Author):李世銀朱媛王曉明
    關鍵詞(KeyWords):井下精確定位TDOA錨點位置誤差凸優化迭代定位算法

    摘要:針對井下TDOA定位算法未考慮錨點位置誤差、在測量噪聲較大時定位精度嚴重下降的問題,提出一種考慮錨點位置誤差的井下TDOA改進算法。將錨點位置誤差作為參數,對TDOA定位模型進行改進,并采用基于凸優化的迭代TDOA算法對模型進行求解。仿真結果表明,當錨點位置誤差為1cm時,算法定位精度可達到5cm;即使在測量噪聲較大時,該算法仍可有效逼近克拉美羅下限(CRLB),優于現有的TSWLS、改進TSWLS算法。
  • 作者(Author):王偉
    關鍵詞(KeyWords):井下精確定位近感檢測裝置超寬帶精確定位錨節點卡爾曼濾波加權LM法NLOS誤差

    摘要:針對基于UWB精確定位的井下近感檢測裝置定位結果易受非視距(NLOS)誤差等噪聲影響的問題,提出了一種基于卡爾曼濾波和加權LM法的井下精確定位算法。通過卡爾曼濾波預測過程得到標簽卡坐標的先驗估計值;利用幾何關系計算估計坐標與各錨節點的距離,并將該距離與探測器直接測距值進行比較,根據差值分配各錨節點的測距權值;將權值矩陣和測距矩陣代入加權LM法中,得到標簽卡坐標的中間結果;將中間結果作為測量值代入卡爾曼濾波更新過程中,得到標簽卡的最終坐標。測試結果表明,與多邊定位法相比,基于卡爾曼濾波和加權LM法的井下精確定位算法可在不影響定位速度的前提下,將定位精度提高一倍以上,有效降低了NLOS誤差等噪聲的干擾。
  • 作者(Author):何敏
    關鍵詞(KeyWords):煤礦通風智能通風通風阻力測定氣壓計基點法相對壓力通風基礎參數測定數據處理

    摘要:針對采用氣壓計基點法獲得的煤礦通風阻力測定數據誤差較大、現有原始測定數據處理方法的修正過程較繁瑣的問題,提出了一種基于相對壓力的煤礦通風阻力測定數據處理方法。該方法首先選取煤礦某入井井口作為相對壓力零點;然后計算其他測點的相對壓力,并對不符合排序原則的測點相對壓力進行修正;最后根據通風阻力定律計算全部巷道的風阻,并根據巷道解算風量與測定的該巷道可靠風量對比結果,對誤差超過5%的巷道風阻進行修正,直至所有巷道的風量對比誤差在5%以內。該方法可一次性完成原始測定數據誤差的初步修正,提高了獲取可靠通風基礎參數的效率,對煤礦通風阻力測定數據處理工作具有一定的參考價值。

主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團 中國煤炭學會學術期刊工作委員會

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