“矿山物联网顶层设计”专栏

• 加快矿山物联网建设

  施卫祖;

  总结了"十二五"期间国家安全生产监督管理总局在推动矿山物联网建设方面所开展的工作及取得的成果,明确了"十三五"期间矿山物联网建设方面的重点布局。指出为提升安全生产监管能力和煤矿企业的事故防范能力,应加快矿山物联网建设;在矿山物联网建设过程中应进一步完善矿山物联网顶层设计,结合矿山物联网云平台建设与大数据技术,实现矿山行业安全生产形势预测。

  2017年11期 v.43;No.260 1-4页 [查看摘要][在线阅读][下载 94K]
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“煤矿智能监控”专题

• 煤矿安全监控系统智能化现状及发展对策

  汪丛笑;

  分析了煤矿安全监控系统智能化水平现状,指出系统主要存在伪数据不能有效识别、系统安装使用复杂、故障诊断功能简单、安装使用与标准要求符合度难以衡量、报警处置机制单一等问题;结合《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》相关要求,提出了煤矿安全监控系统智能化发展对策,包括软件伪数据识别,设备自识别安装,系统自诊断,分级报警处置机制,瓦斯涌出、火灾预测预警功能等。

  2017年11期 v.43;No.260 5-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 126K]
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• 煤矿井下固定场所和移动场瓦斯监测融合研究

  贺耀宜;贺安民;安世岗;吴茂晗;

  针对目前煤矿井下固定场所和移动场瓦斯监测分别由安全监控系统和智能瓦斯巡检系统来执行,数据缺乏关联的情况,分析了上述2类系统的应用现状和存在问题,提出将2类系统的数据进行融合,使固定场所的瓦斯监测与作业场所的瓦斯流动检测互为补充,从而实现井下瓦斯无死角监测。研究了2类系统数据融合需要解决的问题,即实现监测数据属性、位置信息、数据存储方式和数据表现方式等统一,监测数据与时间、空间信息统一,以及需要应用的关键技术,包括主数据管理平台、井下精确定位、"GIS一张图"等。

  2017年11期 v.43;No.260 11-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 106K]
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• 矿山智能视频分析与预警系统研究

  张立亚;

  针对现有的矿山视频监控系统只能实现环境和设备运行监控,无法对人员等动目标行为实施有效监控的问题,设计了一种矿山智能视频分析与预警系统,介绍了系统组成及架构,以胶带堆煤检测和人的行为检测与识别为例,阐述了系统实现原理。在煤矿井下进行了胶带堆煤检测、危险区域人员检测、系统识别率和响应时间试验,结果表明系统能够有效检测出胶带上的煤量及危险区域范围,识别响应时间不大于2s,识别成功率不低于98%。

  2017年11期 v.43;No.260 16-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 222K]
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• 矿井车载视频图像稳像算法研究

  程德强;黄晓丽;厉航;王浩宇;李尚同;

  针对矿井车载摄像系统拍摄的视频因含有前景运动目标及高噪声造成的全局运动矢量估计误匹配率高、实时性较差等问题,提出了一种基于ORB特征匹配与改进粒子滤波的矿井车载视频图像稳像算法。在运动矢量估计阶段,采用ORB算法提取图像特征点;采用基于图像块的连续3帧间差分法,联合时空一致性准则快速剔除前景运动区域的特征点;结合前景标记区域,对特征点位置进行初次筛选,对保留下来的背景特征点进行配准;利用仿射变换模型实现帧间运动矢量的估计。在运动滤波阶段,采用基于估计窗的实时粒子滤波算法滤除抖动分量,获得补偿参数。实验结果表明,该算法有效避免了前景运动目标对稳像精度的影响,且具有较快的处理速度。

  2017年11期 v.43;No.260 21-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 255K]
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科研成果

• 煤矿井下主运输煤流线协同控制研究

  李继来;

  针对煤矿井下主运输煤流线设备逆煤流启动存在能源浪费、设备磨损且无法根据实际运输情况自动调节控制的问题,根据带式输送机和煤仓在空间上的关系,建立了煤矿井下主运输煤流线贮运模型,提出了在满足约束条件下实现贮运模型运量最大为目标的煤矿井下主运输煤流线协同控制策略。应用结果表明,该控制策略能够实现节能、高效的煤矿井下主运输煤流线协同控制。

  2017年11期 v.43;No.260 27-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 141K]
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• 煤矿主要通风机远程无线监控系统设计

  申瑞杰;吴新忠;牛洪海;张兆龙;夏令祥;周成;

  针对因煤矿主要通风机房位置偏僻且有线网络不易覆盖等造成的主要通风机监控系统易沦为"信息孤岛"的问题,提出了一种基于移动平台的煤矿主要通风机远程无线监控系统设计方案。该系统采用GPRS DTU模块与现场PLC通信,从而获取现场监控数据,并通过GPRS网络将监控数据上传至云端数据服务器;基于Android系统的移动客户端采用Socket通信模式,通过3G、4G或WiFi无线网络接入云端数据服务器,使用户可随时随地远程监控主要通风机运行状况。测试结果验证了该系统的可行性。

  2017年11期 v.43;No.260 30-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 212K]
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• 一种基于3DGIS的煤矿业务数据展示实现方法

  张卫国;

  提出了一种基于3DGIS的煤矿业务数据展示实现方法,采用数据中心的方式对基础空间数据和业务系统数据进行管理,并通过2DGIS、3DGIS相结合的方式,以桌面平台和Web平台为载体,将煤矿业务数据进行综合直观展示,不仅为煤矿用户提供了一种直观、高效的数据获取和感知方式,同时可为用户提供高效的空间分析、隐藏信息挖掘等功能。

  2017年11期 v.43;No.260 35-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 99K]
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综述

• 基于数据驱动的矿井主排水设备寿命预测方法

  郭文琪;宋建成;田慕琴;

  以矿井排水系统的离心泵为研究对象,介绍了包括机器学习方法、多元统计分析方法、特征量提取方法和信息融合方法在内的4种基于数据驱动的矿井主排水设备寿命预测方法的基本原理、相关案例、优缺点、尚未解决的问题及其在离心泵寿命预测中的应用;指出了离心泵寿命预测的发展趋势:寿命衰退指标应多样化,只有离心泵的各类指标正常,才能表明离心泵运行正常,多变量综合考虑使预测可靠性更高;决策层信息应高度融合,振动信号、动态摩擦力矩、扬程等因素都会随着寿命的衰退发生一定的变化,将这些信息融合用于寿命预测,效果会更好;融合特征层信息,将多种预测模型进行融合,或者建立一个集更多优点于一体的混合模型,才能更好地满足工业要求。

  2017年11期 v.43;No.260 39-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 215K]
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分析研究

• 煤矿工作面无线信号耦合规律分析

  杨长俊;张申;

  针对煤矿工作面无线传感器网络传输问题,根据工作面无线通信空间特征,将工作面划分为2个通信空间。采用射线跟踪法分析了液压支架对工作面无线传感器网络节点通信的影响,针对无线信号源定义了工作面信号传输的近区、过渡区和远区,并通过分区数值计算,得出了只有在无线信号源的近区才存在2个通信空间信号耦合的规律。基于工作面2个通信空间的无线信号耦合规律,制定了适用于工作面环境的无线传感器网络节点部署策略,并采用NS2软件进行了仿真分析。仿真结果表明,该工作面无线传感器网络节点部署策略具有较长的网络生存期和较好的数据收发效果。

  2017年11期 v.43;No.260 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 175K]
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• 采煤机导向滑靴疲劳与模态分析

  李江云;王义亮;杨兆建;

  结合某型号采煤机导向滑靴实际工况,基于ANSYS对采煤机导向滑靴进行了静强度、疲劳及模态分析,分析结果表明:采煤机截割阻力和牵引力不在一条直线上,致使导向滑靴受到严重的轴向力,这是造成导向滑靴破坏的主要原因;导向滑靴的最大应力为200MPa左右,为许用应力的70%;导向滑靴最薄弱的部位位于销轴孔下边;利用ANSYS软件中的模态分析模块,得到导向滑靴在正常截割煤壁过程中的固有频率和振型。该分析结果可为采煤机导向滑靴的优化设计提供理论指导。

  2017年11期 v.43;No.260 54-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 186K]
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实验研究

• 高家堡煤矿高水平应力作用下巷道围岩变形研究

  朱柳;

  为研究高家堡煤矿高水平应力作用下巷道围岩变形特征,对高家堡煤矿进行了地应力测量,结果表明,高家堡煤矿以水平应力为主,最大水平主应力为38.67MPa,方位角为227.30°。对巷道轴向与最大水平主应力方向夹角不同的2条回风巷围岩变形进行了数值模拟和现场实测,结果表明:当巷道轴向与最大水平主应力方向夹角为12°时,塑性区分布在巷道周边附近,呈椭圆状;当巷道轴向与最大水平主应力方向夹角为78°时,顶板塑性区向巷道两角斜上方发展,出现类似方形的塑性区;巷道顶底板的破坏程度大于两帮;巷道轴向与最大水平主应力方向夹角越大,围岩变形越大。

  2017年11期 v.43;No.260 58-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 185K]
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• 基于RSSI的偏移误差修正的井下定位算法

  候倍倍;宋玉龙;曹硕;

  针对基于RSSI的加权质心定位算法会出现三边测量区域选择错误、只是用节点之间的距离信息衡量信标节点的影响力,忽略了各条信号传输路径中误差的标准偏差也不同的问题,提出了一种基于RSSI的偏移误差修正的井下定位算法。该算法结合加权质心定位算法思想,采用RSSI测距模型测量节点之间的距离。在获得节点间的距离信息后,通过对测距误差中随机变量的标准偏差进行概率分布分析来衡量节点间的测距误差,并对随机变量进行偏移误差修正,最终获得较高精度的定位效果。仿真结果表明,与加权质心定位算法相比,该算法的定位精度提高了19%,定位结果的稳定性也有较大程度的改善。

  2017年11期 v.43;No.260 63-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 187K]
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• 基于WebGL的三维矿山巷道系统研究

  李昀;苏小东;董加岩;黄乐;

  介绍了基于WebGL的三维矿山巷道系统的架构,研究了数据源处理、巷道拓扑网络构建、巷道模型构建等基础问题,分析了数据预处理与清洗、规则建模、数据格式转换、二三维视图对应、路径分析等关键技术。该系统实现了三维巷道可视化并维持了三维巷道的拓扑关系。

  2017年11期 v.43;No.260 70-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 234K]
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• 恒负载工况下调速型磁力偶合器气隙特性研究

  郭永存;陈健康;胡坤;王鹏彧;王爽;方成;

  以轴向永磁异步调速型磁力偶合器为研究对象,基于磁路法建立了磁力偶合器输出转速与气隙的数学模型,分析了磁力偶合器的气隙特性,研究了恒负载工况下磁力偶合器的气隙与输出转速的关系,获得了磁力偶合器在不同气隙下对应的输出转速变化规律:随着永磁体盘和铜盘之间工作气隙的增加,磁力偶合器输出转速逐渐减小,当气隙从2.5~12.5mm线性增加时,输出转速从773r/min逐渐减小至723r/min;当负载转矩一定时,随着气隙的增加,功率损耗逐渐增加,当气隙从2.5~12.5mm线性增加时,实验功率损耗从565W逐渐增加至1 613W,在实际运行中,可以通过适当减小气隙来减小功率损耗。这一研究结果对调速型磁力偶合器在恒负载工况下的输出转速控制具有一定的指导意义。

  2017年11期 v.43;No.260 74-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 221K]
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• 风-光-抽水蓄能联合互补发电系统研究

  温颖;吴胜磊;

  针对废旧地下矿井极易造成地表塌陷、水土流失的问题,提出将井下相应区域改造成抽水蓄能电站,进而与风-光互补系统结合,建立风-光-抽水蓄能联合互补发电系统。以跟踪负荷曲线和系统出力波动性最小为优化目标,分别对风力发电、光伏发电和抽水蓄能电站建立出力数学模型,并在考虑风-光互补特性、电网传输功率等约束条件下,利用改进粒子群算法对模型进行求解。算例仿真结果验证了所建模型可以很好地跟踪优化目标,有效解决了新能源并网时的功率波动和消纳问题。

  2017年11期 v.43;No.260 80-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 192K]
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短讯

• “十三五”国家重点研发计划“矿山安全生产物联网关键技术与装备研发”项目启动暨实施方案论证会在京召开

  <正>2017年10月11日,由中国矿业大学作为牵头单位的"十三五"国家重点研发计划"矿山安全生产物联网关键技术与装备研发"(2017YFC0804400)项目(以下简称项目)启动暨实施方案论证会在北京召开。中华人民共和国科学技术部中国21世纪议程管理中心卫新锋项目主管,国家安全生产监督管理总局规

  2017年11期 v.43;No.260 69页 [查看摘要][在线阅读][下载 40K]
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经验交流

• 支架工作阻力大数据分析系统

  吴士良;杨路林;

  为实现支架工作阻力大数据快速分析,提出了支架工作阻力大数据处理流程,设计了一种支架工作阻力大数据分析系统。该系统可实现支架工作阻力大数据的自动分析,并通过数据可视化技术,将矿压分析结果以专业图形和报表等形式直观表达,反映出顶板运动状态,便于指导工作面安全生产。

  2017年11期 v.43;No.260 86-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 577K]
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• 大采高垛式液压支架设计

  曹连民;燕明伟;孙士娇;张震;朱志元;刘冰;

  针对榆林矿区某矿大采高综采工作面回风巷采用超前支架、单体支柱或木垛进行超前支护存在支护效果差、支护速度慢、支护成本高、工人劳动强度大等问题,设计了一种大采高垛式液压支架。对该支架在顶梁偏载与底座扭转、顶梁扭转与底座集中载荷、顶梁集中载荷与底座偏载3种工况下进行有限元分析,通过分析应力云图和变形云图发现该支架整体受力均匀,无明显应力集中现象,且支架未出现较大变形;对该支架进行现场测试,结果表明,该支架支护作用下的巷道围岩变形量小,有效保证了工作面巷道的安全。

  2017年11期 v.43;No.260 90-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 187K]
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• 液压支架选型设计系统

  刘印;杨兆建;

  为了方便煤矿设计人员对液压支架进行选型设计,采用C#语言、ASP.NET技术、Visual Studio2013系统开发工具及SQL Server 2008数据库,开发了基于B/S模式的液压支架选型设计系统,介绍了系统总体设计及功能实现方案。采用该系统,用户输入设计参数即可得出选型结果,并能够对选型结果进行择优。以某煤矿液压支架选型设计实例验证了该系统的可行性。

  2017年11期 v.43;No.260 94-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 164K]
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• 隔爆型变频一体化永磁同步电动机研制

  张艳敏;苏浩;蒋青璋;

  国内刮板输送机转动惯量大,启动转矩大,导致其驱动电动机的启动比较困难,普通的异步电动机难以胜任。针对该问题,研制了1 200kW隔爆型变频一体化永磁同步电动机。该电动机采用优化的电磁方案,将电磁负荷控制在合理范围内,可满足弱磁调速要求;结构设计充分考虑变频供电特点、隔爆性能要求及体积和质量限制,符合相关防爆要求,且结构紧凑;冷却方案设计充分考虑散热能力和余量,确保电动机有合理的温升限值。有限元分析结果表明,该电动机主轴挠度和强度、铁芯隔磁桥强度均在合理范围内。样机试验结果表明,该电动机具有良好的恒转矩特性和调速性能。

  2017年11期 v.43;No.260 98-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 201K]
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