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篇1
主办单位：天津市工业自动化仪表研究所;天津市自动化学会
出版周期：月刊
出版地址：天津市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1001-9944
国内刊号：12-1148/TP
邮发代号：6-20
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1981
期刊收录：
SA 科学文摘(英)(2009)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
期刊荣誉：
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式
期刊简介
篇2
1概述
社会的发展越来越快，社会的经济水平也越来越高。在生活水平提高之后，越来越多的人们逐渐开始重视其生活质量的问题。电能是人们生活、发展过程中必不可少的资源，电量的增多可以保障日常生活、工作的稳定。然而我国的发电结构还处于以火力发电为主的层面，而火力发电则会使用大量的煤炭资源。煤炭资源属于不可再生资源的一种，长期、大量的消耗最终会导致煤炭资源的稀缺，不利于我国的长久发展。不仅如此，大量的燃烧煤炭也会造成空气的污染。为此我国逐渐把可持续发展问题作为当前的发展重点来看待，尤其是节能减排工作。节能减排不仅可以有效地节约资源，同时也可以减少因废气的排放而造成的环境污染。随着科学技术的不断发展，电厂不仅仅依靠手工操作进行生产，进而转向了利用自动化技术进行生产。这也大大提高了电厂的工作效率，从而为节能减排起到了推动作用。
2运用自动化技术实现节能减排的相关理念
2.1运用自动化产品实现节能减排
为了逐步实现节能减排的目标，一些电厂开始运用自动化产品作为辅助工具。如电厂利用微电脑系统进行控制以及使用软启动等技术，从而在一定程度上可以依靠自动化产品使节能减排成为可能。一些自动化产品的使用，使得电厂在控制方面的精准度有所提升。在对电厂的运行功率以及运行负载进行严格的控制之后，耗电量以及耗费的能源逐渐减少，因此，使用自动化产品可以有效地帮助电厂实现节能减排。
2.2运用自动化系统实现节能减排
除了运用自动化产品实现节能减排之外，也可以利用自动化系统使节能减排成为可能，比如运用调度自动化以及管理自动化等，在提高企业经济效益的同时，也能有效地控制资源以及能源的投入量问题。依靠节能系统实现对电厂投入的控制，从而使电厂节约成本，并且节约各种资源，进而促进节能减排工作的顺利实现。
3电厂节能减排中自动化技术的应用
3.1实现自动化系统的一体化进程
目前，电厂的自动化系统由三层结构构成，即过程控制、制造执行以及经营规划三层。为了有效地实现节能减排，除了运用先进的技术、设备之外，还要利用先进的自动化系统。通过系统的控制，进而实现操作以及调度等方面的优化。我国有六种耗能较多的工矿企业：有色、冶金、建材、电力、造纸以及化工。这些工矿企业不仅耗费大量的能源、资源，也会对环境造成严重的污染。为此，就需要对其重点的能耗设备进行节能控制，减少能源的消耗，同时对其重点污染源进行污染治理，因此，逐渐完善控制装置并进行系统的及时优化势在必行。通过各种系统和先进设备的共同作用，对能源的除尘、脱硫等流程进行严格控制。同时对各种易产生污染的环节进行优化处理，从而使燃烧技术更为优化，使能源消耗与污染物的排放降至最低，进而实现电厂的节能减排工作。
3.2节能自动化产品的研制和技术的开发
由于科学技术的不断进步，电厂也逐渐实现手工控制操作向自动化控制的方向发展。同时，实现了自动化控制之后，也使电能生产的方式更加优化、合理，使得电能的生产效率也实现了逐步提升。目前，电厂的自动化技术一般都是运用变送器对计算机系统以及大屏幕的监视器、现场总线等进行控制。虽然国家及电厂正在加大力度实现发电结构的转型，但是在我国的电力规划中指出，即使到2030年，我国电厂发电结构依然是以火力发电为主。而预计4年后，我国的装机容量便可多达14亿千瓦，其中火力发电所占的比重就多达10亿左右。因此，在以火力为主的发电结构模式下，节能减排工作更是困难重重，要及时需找新的方法，加快节能自动化产品和自动化技术的研发。首先可以寻找新的自动化节能方法，可以不断引进外国先进的节能技术，再与我国先进的技术相结合，实现无触点调压、稳压等；其次，采用移相控制技术以及电子安全保护技术等方法及时地对发电机的输出功率进行调整和改变，加强微电脑对电厂的控制管理，不断提高电机的工作效率，使能耗逐渐降低，从而达到节约资源的目的；最后，可以加快研制新的自动化产品和自动化技术，使可再生及不可再生资源的储能效率及生产效率等都获得较大程度的提高。
3.3结合信息管理进行节能减排
在电厂使用自动化技术进行控制的早期，一般都是单纯地对控制系统方面的单输出和单输入情况进行分析整理，之后再对其进行人工绘图。而这种操作方法一般都会存在很大的误差，且工作效率低。由于电厂对于信息管理的重视不够，导致自动化技术与管理信息化程度严重不匹配。为了改变这一局面，就要重视二者的协调发展，从而提高系统统计数据的准确性，也使自动控制的实用性更强，使操作更为简单、方便。
4成功运用自动化技术进行节能减排的表现
4.1变频技术的应用
电厂使用变频技术能有效地控制节能减排。在电厂的运行过程中，一般会利用煤、燃气或是油等资源进行发电，因此，就会有很多浪费现象从中产生。煤、燃气以及油等资源的消耗使我国能源的投入量大大提高。而在电厂实际发电的过程中，对于能源的消耗也很大，以致节能减排难以实现，使用变频技术可以有效降低能源消耗。变频调节器的使用也会在很大程度上降低燃料的消耗量，从而根据电厂的实际情况对能源投入进行调节和控制。与此同时，变频调节器的使用也可以优化锅炉的运行状态，控制燃料在燃烧时的风量。变频技术的应用可以帮助电厂解决能源消耗以及资源浪费等问题，逐渐实现电厂的节能减排、降低消耗，从而获得更多的经济收益。
4.2运用现场总线技术
运用现场总线技术可以帮助电厂顺利实现节能减排。随着经济的不断发展，电厂总线布置涉及的范围也越来越广。现场总线技术与传统的技术相比具有比较明显的优势：一是可以使硬件设备的应用数量有所降低。现场总线技术一般采用的是计算机控制，同时利用PC，使得硬件设施的需求量大为减少，并且其控制站的面积也可以因此大大缩减；二是从安装方面来讲，现场总线操作起来更为简捷、方便。在现场总线的其中一条线路上可以进行多个设备的接入，从而为电厂节约了更多的资金。同时，应用现场总线技术也在一定程度上可以解放人力。由于其工作量小，相对的，电厂对于人力、物力方面的投入也会相对减少。
4.3碳素焙烧控制技术
利用碳素焙烧技术进行生产时，焙烧可以影响生产的各个方面，如对环保产生影响、对能耗产生影响、对成品的品质和成品的寿命造成影响等。然而碳素焙烧技术在生产过程中具有多道工艺，因此，对于环境造成的影响也极其恶劣。但是由于长时间缺乏控制，所以其相对的能耗也比较大且污染严重。目前，针对这一情况已经研发出专门控制碳素焙烧的技术，在电厂的投入使用中，不仅为电厂节约了大量的能源，也减少了对于环境造成严重污染的污染物的排放，同时为电厂带来了巨大的经济效益，使得节能减排工作逐渐成为现实。
5电厂节能减排中自动化技术的发展方向
5.1走可持续发展之路
电厂在节能减排过程中运用自动化技术可以促进电厂实现高水平、高质量的发展。在利用自动化技术的同时，能够有效实现电厂的可持续发展。自动化技术使节能减排成为可能。在降低能源消耗、减少对环境的污染的同时，不仅为国家节约了大量资源、能源，也逐渐促使国家向环境友好型方向发展。
5.2促进自动化技术的规模化发展
自动化技术的运用是符合时展潮流的，而且在电厂的实际应用中，不仅节约成本、降低消耗、保证环境质量，同时也增加了企业的经济效益。利用自动化技术，可以实现利用小型系统就可以实现大规模节能减排的效果，因此，要促进自动化技术向规模化方向发展。扩大自动化技术的应用范围之后，可以实现更大规模的节能减排目标。在全国各个领域、各大工矿企业推广自动化技术，从而实现全方位的节能减排工作。
5.3深化自动化技术的应用
目前，自动化技术主要应用于电厂的节能减排工作上，所以要不断深化自动化技术的应用，使自动化技术在安全控制方面的应用力度不断加强，从而使节能减排工作水平的安全性能不断提高。减少自动化技术的安全隐患，从而提升其应用效益，不断满足电厂在节能减排方面的需求。
6结语
我国电厂的发展为我国提供了大量生活必须的电能，有助于社会的安全与稳定。然而在实际的生产发展过程中，电厂的正常运行需投入大量的能源、资金，同时，能源、燃料的燃烧也给环境带来了巨大的危害。由于煤等能源属于不可再生资源，如果大量使用，子孙后代将无这种资源的福祉可享。为此，我国的发展不能只建立在眼前利益之上，而应更多地考虑长远利益的发展。与此同时对于环境的污染也成为世界各国广泛关注的焦点，因此一定要重视节能减排工作的落实。为此，电厂引进先进的自动化技术，在一定程度上降低了能源的消耗和污染物的排放，也促进了电力生产事业的发展。
参考文献
[1]杨永明．自动化技术在电厂节能减排中的应用与研究[J]．中国高新技术企业，2011，（33）．
[2]方剑．节能减排理念下的电厂自动化技术浅析[J]．山东工业技术，2015，（7）．
[3]姚生魁，胡英军．自动化技术在电厂节能减排中的应用与研究[J]．中国新技术新产品，2015，（19）．
篇3
1.煤矿安全概述
（1）煤炭是我国重要能源储备，既是国家能源的主要支柱，同时也是我国工矿企业中的高危行业。我国的煤矿95％左右都是井工煤矿进行开采的，井工矿煤炭埋藏深、环境差，存在水、火、瓦斯、煤尘、顶板、冲击地压导致坍塌等危险，露天煤矿存在着滑坡危险，困扰着煤矿工人和煤炭工业的健康发展。
（2）煤矿井下的空间相当狭窄、环境恶劣，集中了各种重型的机电设备。如采煤系统、掘进系统、机电系统、运输系统、通风系统、排水系统，缺乏可靠的定位与管理系统。
（3）露天煤矿生产使用大量的卡车来运行，以800M无线通信方式为主。在定位系统方面没有达到世界先进技术的水平，这就产生了技术、成本、现场环境方面的限制。导致只能在道岔、装车站等局部地方实现定位，而在卡车运行途中不能实现全方位的精确定位；同样井工煤矿矿井上、下也缺乏可靠的定位与管理系统。
（4）对于露天煤矿的开采，往往要借助于大量炸药爆破来完成土方剥离，但是这样会存在一个严重的危害--爆破后可能造成露天矿坑边坡不稳定，发生滑坡造成人员伤亡及设备损失，怎样安全的爆破及进行边坡稳定预警都应采用相应的高技术手段。
（5）我国将在全国井工煤矿建立完善监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络等井下安全避险六大系统，在现有通信设备的环境中，煤矿井下通信系统需要更高的要求。
（6）煤矿工人要严格遵守安全规章制度，设备和人一定要严格按照规定的流程进行操作，而目前煤矿在这方面实行的措施远远不够，光靠人的自觉性，没有可靠的高科技监控手段肯定是不够的。
（7）根据前阶段新闻报道，国内发生了多起井下事故，多起人员伤亡，资产损失惨重，国家重视程度很高。煤矿事故的发生有很多种因素构成：安全预警措施不够、人员的分布和作业的情况不明确。一旦在煤矿事故发生的时候，处理突况的及时性就会大大降低，搜救的效果也会降低。
2.物联网在煤矿行业起到的作用
（1）2008年后，为了在找到一个新的技术点，也便于产生新的经济增长点，人们便把眼光投向了物联网的行业中来。物联网在技术上有着革命性的创新，将各种技术的整合提升到了一个新的高度。物联网是对各种物与物之间的联接，对煤矿行业也产生了巨大的作用。
（2）自从有了物联网技术后，这种技术就在煤矿业中广泛的被应用了。"智慧矿山"由此而生，"智慧矿山"是指在采矿企业的发展中，运用一些高科技的信息通信技术，主要运用于煤矿的建设、生产、经营、安全管理方面，创造安全、高效的矿山。"智慧矿山"由几方面的核心系统组成的：智能生产、智能安全、智能物流。智能生产在原有的基础上提高了速度，将企业生产与自动化技术与计算机信息化技术相结合的模式来完成任务。主要是以自动化技术、计算机信息与网络技术的方式为主；智能安全方面就是对企业内部的安全检测与安全治理，以射频传感技术为主；智能物流是包含了人员的定位与物的定位与整个流向的管理，主要是采用定位技术和识别技术。以露天矿为例：GPS车辆智能调度系统，是通过采用先进的电子技术、信息技术、通信技术、计算机技术、优化技术等高新技术，对传统的人工调度系统及管理体制进行改造，通过采集生产设备动态信息，实时监控和优化调度卡车、电铲等设备的运行，从而形成一种信息化、智能化的新型现代调度控制系统和全方位的采矿生产管理控制自动化决策平台。露天矿卡车防撞预警系统，综合采用GPS定位，蓝牙、射频无线通讯，电子罗盘和语音报警技术，在矿区生产和辅助车辆中加装了辅以车辆预警算法的车载终端，消除了重型卡车驾驶盲区和障碍物的影响，从而提高卡车平均运行速度和出动率，保障运输安全，降低成本，提高生产效率。滑坡雷达监测预警系统，将步进频率连续波技术、差分相位干涉测量技术、合成孔径雷达技术和永久散射体技术等四项国际领先的技术相结合，用于矿山边坡、矿区山体、地表以及矿区建筑等微小位移变化的监测，实现边坡滑移预报，为安全生产提供了保障。
（3）物联网不仅有着上面的功能，它还能将有线/无线一体化灵活的调度。通信系统是 "智慧矿山"中一项重要的功能，也是实现其重要保障的手段。无线/有线一体化的调度通信已经成为今后的发展趋势。例如：井下人员定位系统采用无线射频技术，在煤矿井下各个人员出入井口、重点区域出/入口、限制区域等地点设置分站，监测井下人员位置，具有对携卡人员出/入井时刻、重点区域出/入时刻、限制区域出/入时刻、工作时间、井下和重点区域人员数量、井下人员活动路线等监测、显示、打印、储存、查询、报警、管理等功能，实现煤矿入井人员的可视化管理，提高安全生产技术水平、保证安全生产。
（4）智慧矿山"的好处。"智慧"是以系统的协调、合作、相通的方式进行相互式的链接的，目的是为了相互之间的促进，相互之间的保障，高效率的促进煤矿执行力与高效性的达成，将高效煤矿达到一个新的高度。每一种技术的背后都有好多种子技术支持。而"智慧矿山"的技术则是由计算机方面的功能与信息处理的功能、云计算算法、物联网技术、通信与工业自动化技 术相结合而生的。
物联网技术上新型的突破对煤矿业有着不可忽视的影响。它打破了原有的系统、技术和一些传统性中已经生成的看法，让煤矿工业在技术的革新上产生了跳跃性的飞跃，质的提高也使煤矿工业取得了一个新的高度。中国是一个产煤大国，行业健康的发展至关重要，在安全生产方面一定要达到行业规定的标准。"智慧矿山"是一个重大且很好的技术高峰，它的理念的提出是将几方面的技术结合起来的：智能生产、智能安全、智能物流三方面。将人力、机械设备与自然环境相互融合在一起，将煤矿里面的一些主管单位相融合，将煤矿企业与城市相互融合在一起。用来创造出一个安全、高效、智慧的矿山，让整个矿山都采用自动化技术，减轻煤矿中存在的误区与不足。也希望通过本文抛砖引玉，引发更多关于物联网 "智慧矿山"的探索，再有新的突破。
参考文献：
[1] 邢玉忠;张四伟;邢存恩;;矿井可视化及其信息集成与传输系统的研究[J];太原理工大学学报;2006年03期
[2] 张夏林;吴冲龙;翁正平;田宜平;刘刚;何珍文;綦广;李章林;孙卡;陈国旭;;数字矿山软件架构与关键技术研究[A];第八届全国采矿学术会议论文集[C];2009年
篇4
1 实践教学体系建立的目标及基本要求
1.1 目标实践教学体系建立的目标是培养德智体全面发展的，能适应社会主义现代化建设需要，具有电力系统及其自动化、继电保护及自动化、电气技术、计算机应用等方面的基本理论素质、专业基本知识和较高综合素质的复合型高级工程技术人才。毕业生能在电力部门、科研院所、国民经济管理部门、工矿企业等单位从事与电气工程有关的系统运行与维护、自动控制、电力电子技术、信息处理、实验分析以及电子与计算机应用等工作一线的应用型高级技术人才。
1.2 要求根据专业培养的目标，本专业学生必须具有以下能力：
1.2.1 具有较扎实的数学、物理等基础知识，具有良好的人文社会和管理科学基础及外语综合能力。
1.2.2 系统地掌握本专业领域必需的较宽的技术基础理论知识，主要包括电工理论、电子技术、信息处理、控制理论、计算机软硬件基本原理与应用等。
1.2.3 获得较好的工程实践训练，具有较熟练的计算机应用能力。
1.2.4 了解本专业学科前沿的发展趋势。
1.2.5 具有较强的工作适应能力，具备一定的科学研究、科技开发和组织管理的实际工作能力。
2 实验、实践教学的安排
通过对电气工程及其自动化专业培养要求的分析，并考虑学院所在地区大量水电站的修建及工业园区的兴建对电气专业人才的需求情况，对西昌学院电气工程及其自动化专业的实践教学环节几经修改，最后的专业实验、实践教学的课程安排如下：大学一年级除了公共实验课以外，专业实践课有大学物理实验、电路原理实验；大学二年级的实验、实践课程有：电路原理实验、计算机辅助设计上机练习、数字电子技术实验、电机实验；大学三年级的实验、实践课程有：PLC实验、PLC设计、微机原理实验、运动技术设计系统、继电保护课程设计、发电厂实习、单片机控制实验、专业英语读写训练、数值计算方法上机实验、项目管理案列分析、自动检测技术设计；大学四年级的实验、实践课程有：变电站（所）实习、生产实习、计算机仿真技术上机练习、电力市场调查毕业实习、毕业（论文）设计。 3 科学合理性的分析
3.1 形成模块化、系统化的教学体系整个教学体系分为三个模块，为公共实践必修课、专业实践必修课、专业实践选修课。这三个模块之间相互联系，应用于某个学科方向或学科方向的分支形成体系和系统，使实践教学的内容从相对独立到学科融合，使学生从单门课程、系列课程到专业方向的实验，由点到线、由线成面、由面建体，逐步的、分层次的、全方位培养实践能力和创新意识[1]。如学生将专业实践必修课中的数电模电与专业实践必修课中的单片机和自动检测技术这几门课程相互联系起来就能向计算机控制技术发展。
3.2 分层次提高学生的实践能力一年级为公共基础实验训练阶段，如外语视听、计算机上机、体育、社会实践等，还有专业实践如普通物理学实验，大学物理实验是学生进入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端，是对学生进行科学实验基本训练的重要基础。二年级为专业基础或专业技术基础实验训练阶段，如模拟电子技术实验，数字电子技术实验，这些实验使学生掌握了基本电路参数测量方法，常用电子仪器使用方法以及中、小规模数字集成电路使用方法。三年级为学科专业主修及专题设计性实践训练阶段，如PLC实验和设计，继电保护课程设计，同时还安排学生到发电厂实习，使学生进一步了解、熟悉专业知识及其在发电厂的应用，培养学生学习专业知识的兴趣，使学生树立专业思想。四年级为专业综合能力，安排学生毕业实习，将前三年学的理论知识和实践相结合，将各门课程相结合最后进行毕业设计。培养了学生的创新精神和创新能力，提高学生的工程设计和综合应用素质。各教学层次均有课程实验教学，实践教学环节从基础到专业、自底向上可形成体系，从单一实验到综合实践环节，分模块、成系统的培养学生的实践能力，使学生从进校开始就接受由易到难、由简到繁、由浅入深的实践训练。
3.3 增加实践教学的比例在教学计划的编制中，落实《西昌学院本科学分制实施办法》中实践教学模块学分不低于三分之一的总体要求，充分体现了应用型人才培养目标，达到培养服务于地方经济和社会发展需要的应用型高级技术人才。
3.4 其他强弱电结合能，强电包括了电机、继电器等，弱电包括了单片机、自动检测技术等，他们的结合能向控制方向发展；电工技术与电子技术结合向电力电子方面发展；软件与硬件结合；元件与系统相结合。专业宽，既具有电气工程方面的专业知识和技能，又有自动化和信息技术方面的基础知识和基本技能，可以使学生受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练。
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随着我国煤炭生产的不断发展，矿井运输已趋于皮带化、高速化，大运量的皮带运输机已经成为我国矿井运输的主要工具。如何安全[1]、可靠地实现对皮带堆煤事故的检测，对于保障煤矿安全生产具有重要的意义。
目前大多采用堆煤传感器对胶带输送机进行保护，现有的堆煤传感器[2][3]可大致分为3类：
（1）基于行程开关的堆煤传感器；
（2）基于水银开关或煤油开关的堆煤传感器；
（3）基于电极式原理的堆煤传感器。
由于以上三类传感器都是基于碰触检测方式来实现皮带堆煤检测，当有大的煤块经过，或是有工人误碰触时容易发生误报警现象。现有的堆煤传感器有以下不足之处：
（1）由于煤矿环境复杂，行程开关的堆煤传感器易受煤尘湿气等外部环境影响常常不能及时准确报警，其耐用性、灵敏度、可靠性都不十分理想；
（2）水银开关或煤油开关的堆煤传感器无法实现全方位的高精度的测量，自身抗干扰能力较差；
（3）电极式堆煤传感器需要定期清理电极座过多的煤，尤其是喷水后应将煤尘和水擦干净，维护频率高，此外电极式传感器的准确率和误报率还与煤的干湿度有很大关系；
（4）使用接触式传感器，存在机械磨损同时煤块与传感器摩擦容易产生火花，影响安全生产；
（5）监测不具可视化，监控者只能看到一些数字化指标，检测效果差。
为了有效果地解决以上几个方面的问题，本文提出采用非接触式的视频图像处理方法来实现矿井皮带堆煤状态的检测。
2.皮带堆煤检测图像识别原理
2.1 识别原理
本文尝试将图像识别技术引入到煤矿井下皮带堆煤检测装置中。由于皮带头落煤点发生堆煤事故时，在皮带头落煤点会有大量的煤块发生堆积，此时落煤点处图像会发生显著的变化。因此可在皮带头落煤处斜上方合适位置安装矿用摄像机，利用皮带头堆煤事故发生前后的图像特征变换进行实时监控。当在预先设定区域内原本稳定无变化的图像中出现了变化，即最新采集到的一帧图像与背景图像差分后发现有不同处，如出现了煤块堆积影像，就可判定为皮带头落煤处发生堆煤事故。此时软件系统会控制硬件做出相应反应，报警或直接将皮带机断电停机。
由于煤矿井下运输巷的环境较恶劣，光线较昏暗，矿用摄像机采用低照度长寿命CCD摄像机，摄像机的安装地点要兼顾实用性。基于以上2个原则，在皮带头落煤点上方合适位置安装矿用摄像机。摄像机的安装方式如图1所示。将矿用摄像机对准皮带头落煤点处进行拍摄，一旦有皮带堆煤事故发生，在摄像机监控图像预先设定的区域内就会得到与正常情况下不同的图像。图像传到计算机以后，经过图像分析软件的识别，发出皮带堆煤警报。
图1 皮带堆煤检测摄像机安装方式
2.2 堆煤图像识别算法研究
背景差分法是最为常用的运动目标检测和分割方法之一[4][5]，背景差分的基本原理就是利用两帧图像之间的差来判断物体的出现和运动，背景差分法用序列中的每一帧与一个固定的静止参考帧（不存在任何运动物体）做图像差，这种方法的优点是位置精确速度快，满足实时处理的要求，因为它只需要获取当前的一幅图像。背景差分方法检测效果的好坏在很大程度上依赖于背景图像的质量。阈值的选择相当关键，选择过低不足以抑制图像中的噪声，过高则忽略了图像中有用的变化。对于比较大的、颜色一致的运动目标，有可能在目标内部产生空洞，无法完整地提取运动目标。
2.2.1 背景模型建立
背景模型建立[6]是背景差分方式的基础和核心环节。采用背景差分的方法对运动目标进行检测，首先要建立稳定清晰的背景，再用摄像机获取的当前图像和背景图像进行差分运算。并对差分图像进行区域分割，提取出运动区域。
背景估计有很多方法，研究人员已提出了许多背景建模算法，但总的来讲可以概括为非回归递推和回归递推两类。非回归背景建模算法是动态的利用从某一时刻开始到当前一段时间内存储的新近观测数据作为样本来进行背景建模。非回归背景建模方法有最简单的帧间差分、中值滤波方法等。回归算法在背景估计中无需维持保存背景估计帧的缓冲区，它们是通过回归的方式基于输入的每一帧图像来更新某个时刻的背景模型。这类方法包括广泛应用的线性卡尔曼滤波法、Stauffe与Grimson提出的混合高斯模型等。本系统采用效果较好且效率相对较高的均值法，即任意像素点的背景信息由序列图像中对应像素点颜色的均值来确定，如式（1）所示：
（1）
Ik（i，j）表示第k帧图像，B（i，j）表示背景图像。由于煤矿井下光照较为恒定，因此一般选取前一百帧静态画面的图像，取平均后作为背景模型图像。
2.2.2 运动团块的提取
根据运动物体和场景中的静止背景在亮度、色度上的不同，将图像序列的每一帧图像与背景图像作差，然后二值化，就可以得到每一帧的运动点团：图像中的一个像素，如果它与背景图像对应像素的距离大于一个阈值，则认为它是前景，输出1，否则为背景，输出0。最后得到的二值图像就是运动团块图像。
图2 运动团块提取流程图
图3 背景相差二值化结果图
两帧图像的差是指两帧中对应像素矢量的距离。常用的矢量距离是欧氏距离和马氏距离，本文采用欧氏距离运动团块提取的方法。
欧氏距离提取运动点团的具体算法如下：
（1）设背景图像是B（x，y）
（2）遍历当前帧的每一个像素（x，y）
如果：
（2）
则：输出G（x，y）=1，否则：G（x，y）=0
（3）G（x，y）就是当前帧的运动点团图像。
2.2.3 阈值选取技术
对于不同光线背景下的差分图像，用固定的阈值T去进行二值化处理显然不能对每一帧图像都达到很好的效果。希望得到的阈值不仅可以将目标从背景中分离出来，而且要能根据不同的图像来智能地选取。在此我们采用Otus阈值化技术[7]，以简化阈值的选取OTS方法的基本思想是：选取的最佳阈值T应该使得不同类间的分离性最好。
对于灰度级为0～255，M×N的一幅图像，记f（i，j）为图像点（i，j）处的灰度值。
Otus法具步骤：
（1）计算图像的直方图统计结果，得到灰度值为k的频率PHS（k）为：
（3）
（2）计算图像的灰度均值为：
（4）
（3）计算机灰度类均值和类直方图之和：
（5）
（6）
（4）计算类分离指标为：
（7）
最后，求出使达到最大的值S，则最佳阈值。
图3所示为通过Otus法求得最佳阈值后背景相差后的结果。
2.3 基于虚拟检测区域的皮带堆煤检测
在采集到的视频图像帧中，在皮带落煤点处人为地设置一个虚拟矩形检测区域。根据堆积的煤块占矩形区域面积是否超过设定的阈值，判断是否存在堆煤。矩形检测区域的大小根据皮带煤流大小及落煤点区域大小来设定。
图4 检测区域的设置
3.皮带堆煤检测图像识别程序设计
皮带堆煤检测图像识别程序开发环境采用WINDOWS 7操作系统，开发工具为VS2010。
系统包含以下几个部分：
（1）视频图像获取。由矿用摄像机采取皮带落煤点图像，并通过井下工业环网传送到地面PC机。
（2）设定虚拟检测矩形区域。根据摄像机和皮带落煤点距离以及与皮带落煤点所成的角度，合理设置虚拟矩形区域的大小及在视频图像上的位置。
（3）皮带落煤点煤流检测。对获取到的视频图像进行建立背景模型、背景减除、二值化阈值和后处理，提取出落煤点堆积煤流信息。
（4）堆煤检测。根据堆积煤块图像占矩形区域的比例是否超过设定阈值，来判断是否发生堆煤。
系统流程图如图5所示：
图5 系统流程图
4.皮带堆煤检测图像识别实验及结果
本系统软件在Windows 7操作系统VS2010编译环境下调试，硬件配置为双核CPU2.8GHz主频，4G内存。程序界面见图6。
图6 程序界面
试验中所得结果图像如图7所示：
图7 实验结果
在试验中，该系统选用了声光报警器作为报警输出设备，对皮带堆煤检测报警率不小于96%，从产生堆煤事故到报警发出的时间为0.6～1.5s，平均反应时间约为1.1s。
5.结论
煤矿皮带落煤点堆煤问题在国内外普遍存在，到目前为止没有一种可行的方法能够有效的解决这个问题。本文主要利用图像处理技术，针对煤矿皮带头落煤点发生堆煤时，图像特征发生变化进行识别，分析皮带头落煤点图像特点，通过视频背景相差的方法来识别堆煤。得出如下结论：作为非接触式皮带堆煤检测方法，基于图像识别的堆煤检测系统可以有效解决接触式堆煤传感器存在的问题。随着计算机运算能力的提高和煤矿井下工业电视系统的普及，该检测方法有广阔的应用前景。
参考文献
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篇6
1.本钢集团采购与库存管理现状
1.1 采购管理现状
本钢集团采购中心作为实施专业化采购管理的机构，负责大宗原燃料、辅料、消耗性资材、工程设备、备件、合金件和服务性物资的采购。本钢集团采购物料按采购种类可分为战略性采购和服务性采购。战略性采购是指大宗原燃料、资材、工程设备和备件等的采购；服务性采购主要指办公器材、劳保品等的采购。其中，战略性采购占股份公司总采购资金的82%左右，服务性采购占18%。
1.2 库存管理现状
本钢集团的原料主要包括铁矿石、焦炭、煤、废钢、各种合金、辅助材料和备件，分布在物流中心、焦化、原料、二铁、特钢等单位。其中大宗原燃料由采购中心下设的煤焦采购室、废钢采购室、合金料采购室、工矿一室负责采购，并与物流中心联合负责日常管理，其他单位的原材料为从物流中心领用后未完全使用剩余及各单位零星采购形成。上述原材料、燃料和废钢的特点是品种多，数量大，周转快。
辅助材料主要是油脂、五金电器等，其特点是品种多、数量少、价值低，周转快。其库存主要由物流中心和一二级库负责管理。
备品备件主要包括设备备件、机修备件和大型工具等，其库存主要由物流中心、一二级库和生产使用单位负责管理。
本钢集团主要产品为棒材、线材、生铁、热轧板卷、冷轧板卷、球磨铸管和特殊钢产品，库存分为原材料、材料采购、委托加工物资、产成品。全集团每年要耗费20%—40%的利润来维持其所有的库存，其中原料库存占据了总库存量的绝大部分。
2.本钢集团采购与库存管理存在问题分析
2.1 采购管理存在问题分析
本钢集团的供应商管理经过十多年的学习和实践，已经比较规范，但与供应商管理的先进实践来比还是有差距的，主要表现在以下几个方面：（1）本钢集团供应商的评估只是集中在一定期限内与本钢集团有业务往来的少数供应商身上，而不是所有的供应商都能得到评估。（2）本钢集团尽管有供应商评估标准，却没有统一的，只是手工打分操作，没有建立标准的自动化进程。（3）对供应商分类较粗糙，没有针对不同类别的供应商制定不同的管理策略和协作计划，这些都应该得到改进。（4）信息的不透明、不共享。企业内部的采购部门与其他相关部门之间信息不透明。企业与上游供应商没有信息共享，与下游的客户之间信息传递和交换缓慢，不能及时收集客户需求信息，为客户提供良好的服务。
2.2 库存管理存在问题分析
（1）库房管理分属不同部门和法人，使用单位很难及时了解整个库存状况，库存采购计划和实际消耗存在一定差距；（2）库存信息无法共享，一级库无法确切知道二级库的库存现有量，库存台帐和财务帐存在一定的差异，制约了采购决策能力和监控只能的有效发挥；（3）大宗原燃料的出入库计量标准不一致，造成库存账面数据和实际数据的人为差异，难以对库存数量进行管理和控制。
3.基于供应链的本钢集团采购与库存管理对策研究
我们认为本钢集团应认识到其作为钢铁供应链上的一环，必须从整个钢铁供应链的角度出发，与上下游企业结成战略联盟，树立共同的战略目标确立长期合作策略，将本身的生产经营活动与上游铁矿、煤矿供应商，下游造船、汽车、房地产等企业的经营情况综合考虑，构建集成化供应链管理模型；以联合库存管理来解决本钢集团原材料采购不均衡、库存与生产不同步的问题；本着合作共赢的精神与上游的供应商建立供需协调机制，协调双方利益，解决运行过程中出现的问题；不论是在本钢集团的内部还是外部，都要强调信息的共享，在集团内部可以通过公司的SAP系统以及OA（Office Automation）网，实现各种信息在各部门间的无障碍流转。与供应商和客户之间，本钢集团则可借助Internet建立起信息沟通的渠道，以建立公共的网站等方式搭建起信息集成的平台，来实现信息的传递与共享。甚至还可将双方的协议条件、享受的权利、承担的风险和义务、业务操作流程、资金结算、纠纷仲裁和责任追究等问题以标准化的信息资源固化于网络中。这样既可以安全快速的获得信息，又可以提供更好的用户服务和加强客户联系，并提高本钢集团供应链运行能力。
通过上述本钢集团供应链的构建，以及相应管理策略的实施，保障原材料的稳定供应，消除本钢集团采购、库存管理信息不同步、滞后现象，达到产、供、销的同步稳定运行，提高本钢集团乃至整个供应链的竞争优势。
参考文献：
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现在的胶带输送机系统多数采用单片机控制，运行稳定性不高，智能化不强，尤其是综合保护装置稳定性差，各种保护传感器故障发生频繁，而且主机控制模块化，插件易损坏，更换频率高。由于采用模块化设计，小部分模块坏时，企业往往就要更换整个大模块，从而造成资源浪费，加大了煤矿生产成本投入。而采用PLC可编程控制程序的综合保护装置，它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。它的主要优点包括：
1.1可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC控制系统由于采用现代大规模集成电路技术，内部电路具有先进的抗干扰技术，为使无故障工作时间更长，采用可编程二重容错处理技术。此外，PLC控制系统带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。
1.2配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，可以用于各种规模的工业控制场合。随着PLC的不断发展， PLC在位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中的技术应用已相当成熟。
1.3易学易用，维护方便
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。
1.4经济合算
尽管使用PLC首次投资要大些，但它的体积小、所占空间小，辅助设施的投入少；工作可靠，停工损失少；维修简单，维修费少；还可再次使用以及能带来附加价值等等，从中可得更大的回报。
通过以上分析，采用PLC控制系统，能大大改善胶带输送机运行稳定差，设备易损害，成本投入高等缺点。它在综合保护装置技术中的应用十分广泛，可行性强。
2 PLC控制程序在胶带输送机综合保护装置的应用
胶带输送机综合保护装置主要包括主机、防滑保护、堆煤保护和防跑偏保护、温度保护、烟雾保护和自动洒水装置，以及沿线紧停开关和全巷道语音报警信号等，现就PLC可编程控制系统在综合保护装置中的应用做如下介绍：
2.1主机
主机可采用PLC多重处理器，并行处理技术，多重抗干扰技术，软件采用模块化设计。使配置应用灵活，便于扩展维护，易于编程，可实时显示工作状态及故障性质，同时选用可靠性高的连接器件，使其布局合理、体积小、重量轻，本安电路经防潮防水处理，避免出现受潮。同时设计启动预告、启动、停止、紧急停车、联锁等功能的开关量输出。包括烟雾保护、温度保护、超温洒水等。
针对胶带输送机的频繁启动，输送带容易出现断带、撕带事故的弊端，设计胶带点动启动系统。同时可设有实验、集控、工作3种操作方式。可根据生产，维修需要任意转换，并可实时监测各种传感器状况及沿线紧停开关信号。
1）在实验操作方式下，可以对任意一种传感器进行实验，并确认是否完好运转正常；
2）在集控操作方式下，可以对某种故障传感器进行解除和投入。因某种传感器突然故障或其他原因等，仍使系统继续运转；
3）在工作操作方式下，可以根据点动启动方式，先让输送带得到缓冲，然后第二次按启动按钮使输送机正常运转，既减轻了胶带撕带接头的缓冲压力，避免了胶带断带撕带现象，有效地遏止了事故的发生。
2.2烟雾传感器
采用专用烟雾集成电路，传感器输出与烟雾信号成正比的电压信号，经电压比较器及数字电路处理输出烟雾超限报警信号。特别适合于矿井防火洒水，起到高温报警的作用。
2.3速度传感器
速度传感器具有发光管和光电接收管，通过接收滚筒上的磁脉冲，通过在标准时间内计数脉冲次数得到轮的转速，从而得到轴转速。实现检测低速打滑、断带和超速保护。稳定性、抗干扰能力强。
2.4防跑偏装置
可由接线箱和传动杆两部分组成，导杆采用高速轴承接触与皮带同步运动，减少了皮带磨损，选用行程开关，传动导臂大于设定时停机。
2.5堆煤传感器
采用万向推杆方式，当皮带煤仓、煤流超限时，煤流推动导杆大于设定角度时，延时0s~4s主机动作，皮带停机。
2.6温度传感器
采用专用温度集成电路和高精度转换器、V/V转换、电压比较器、报警器及输出电路。具有精度高，免校准，工作稳定可靠，设定容易等优点。
2.7急停开关
作为沿线维修及系统异常事故的安全锁定，复位后方可开机。可采用行程开关设计。输送机巷道每个紧停开关用拉绳进行连接，信号接入带式输送机控制开关，实现在输送机巷道内任何一点都能紧急停车的功能。
2.8语音信号器
语音报警信号装置集信号传递、发光显示、通话为一体。通过电压放大器与输送机综合保护装置主机相连接。在全巷道内安设多个该装置，并通过电缆串联连接，从而在全巷道内实现了报警功能。当输送带要启动时，它与胶带综合保护装置主机启动信号同步响起，在全巷道内发出启动预警信号，提醒周围职工远离输送带，确保人员安全。
2.9自动洒水装置
洒水装置应安装在输送机驱动装置两侧，其洒水能够起到对驱动胶带和驱动滚筒同时洒水降温灭火的效果。它与温度保护、烟雾保护装置的作用是当输送带在驱动滚筒上打滑，使输送带与驱动滚筒摩擦，驱动滚筒与输送带的温度升高，热量积聚，产生烟雾时，监测温度信号、烟雾信号，实现自动停机，并自动洒水，把事故消灭在萌芽状态。
3 结论
篇8
Modbus Protocol Applied in the Communication of S7-226 and HSPY DC Power
LIU Shi-chao
(Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China)
Abstract: IN DC power control system of Dense Medium Separation ,based on the Modbus protocol,realized the communication between S7-200PLC and HSPY DC power. IN Modbus communication protocol,Siemens S7-226 PLC is master,HSPY DC power is slave, use communication to control the start of the DC power supply, stop, and the change in current. Instruced Modbus library in the Step 7 MicroWin Software of Siemens, and used the serial port debugging software to facilitate the writing and debugging of the program. Modbus simplify external wiring ,solve the interference and distortion in the transmission process of conventional switching of analog signals , the communication control method can easily read the information of the operation of the DC power ,monitoring the DCpower operation status .
Key words: communication; Modbus agreement; S7-226 ; DC power
某选煤厂为了在线调节控制三产品旋流器二段分选密度，外加螺线圈来用磁场影响磁铁矿粉的分布。螺线圈是采用直流电源来供电，系统要求通过调节电流来控制螺线圈磁场，因此要控制直流电源的运行状态。控制信号需要从集控室开始需要传输五百米才能到达直流电源，从而控制直流电源动作。在一般工业应用中，对于电源的控制大部分采用的是0-24mA或0-5V模拟量控制，很少总线控制方式。但经过比较和实际使用发现，现场总线与模拟量控制相比有很多优势，最显著的是具有很高的可靠性高，避免失真，并且交换的信息非常多样化，因此越来越多的设备开始支持串口通信协议，可以预见总线控制方式通信在工程上的应用将越来越广泛。
MODBUS通信协议是MODICON公司提出的一种报文传输协议，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议[1]。它广泛应用于工业控制领域，并已经成为一种通用的行业标准。MODBUS通信协议可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。不同厂商提供的控制设备可通过MODBUS协议连成通信网络，从而实现集中控制。已经有很多通过MODBUS通信协议进行PLC和变频器的成功案例[2]。该文中采用MODBUS协议进行S7-226和HSPY程控直流稳压电源的通讯，可以更好地控制电源，监控电源运行状态，来解决信号远距离传输失真的问题。
1PLC与HSPY程控直流稳压电源通信控制系统
在此系统方案中PLC采用西门子公司的SIMATIC S7－226CN，直流电源采用HSPY程控直流稳压电源。S7－226系列PLC的CPU内部集成了2个通信端口，该通信口为标准的RS485串口，可以在三种方式下工作，即PPI方式、MPI方式和自由通信口方式。系统可以将一个通信端口设为PPI方式用于连接工控机也可将其设置为MPI方式以连接触摸屏，做为人机信息交换[2]。而另一个通信端口设为自由通信口方式，自由通信口方式是S7－200的一个特色功能，是一种通信协议完全开放的功能工作方式。在自由通信口方式下的通信口的协议由外设决定，PLC通过程序来适应外设，从而使得S7－200系列的PLC可以与任何具备通信能力并且协议公开的设备通信[3] [4]。系统中的HSPY程控直流稳压电源均内置了Modbus现场总线，相关系统构成如图1所示，PLC的Port0通讯端口和HSPY程控直流稳压电源构成Modbus总线。通过S7－226CN控制多台HSPY程控直流稳压电源，完成系统控制要求，实现对直流稳压电源的输出电流、电压设定，运行状态监控及数据交换等。
图1直流电源控制系统
本系统中PLC作为主站，直流稳压电源作为从站，主站向直流稳压电源发送运行指令，同时接受直流稳压电源反馈的运行状态及故障报警状态的信号等。
2MODBUS通信协议在电源通信控制系统中的使用
西门子在Micro／Win V4.0 SP5中正式推出Modbus RTU主站命令库，西门子标准库指令通过调用该指令库可以使S7－200CPU上的通信口设置在自由口模式下成为Modbus RTU的主站。在S7－200控制系统应用中，要实现Modbus RTU通讯，需要STEP7－Micro／Win32 V4.0 SP5以上版本，并且安装Modbus指令库，如图2，STEP7－Micro／Win32指令库包含有专门为Modbus通讯设计的预先定义的子程序和中断服务程序，使得PLC与Modbus从站的通讯简单易行[5]。
图2 Modbus命令库
2.1 MODBUS RTU主站命令库使用步骤
使用Modbus RTU主站命令库，可以读写MODBUS RTU从站的数字量、模拟量I/O、以及保持寄存器[2]。按照一下步骤使用MODBUS RTU主站命令库：
1)安装西门子标准MODBUS RTU指令库。
2)调用MODBUS RTU主站初始化和控制子程序，使用SM0.0调用MBUS_CTRL完成主站的初始化，并启动其功能控制。
3)在CPU的V数据区中为MODBUS分配存储区。
4)调用MODBUS RTU主站读写子程序MBUS_MSG，发送MODBUS请求。
表1 MODBUS部分功能码表
2.2 HSPY电源的Modbus通讯规约
HSPY系列电源支持MODBUS通信协议，主机（PLC、RTU、PC机、DCS等）利用通讯命令，可以任意读写其数据寄存器。HSPY系列电源支持的MODBUS功能码为03，10。
HSPY系列电源通讯方式为：
波特率：9600；起始位：1；数据位：8；校验位：无；停止位：1。
2.3 HSPY系列电源的参数通讯地址的转换
通常MODBUS地址由5位数字组成，包括起始的数据类型代号，以及后面的偏移地址。MODBUS Master协议库把标准的MODBUS地址映射为所谓MODBUS功能号，读写从站的数据。MODBUS Master协议库支持如下地址：
00001 - 09999：数字量输出（线圈）
10001 - 19999：数字量输入（触点）
30001 - 39999：输入数据寄存器（通常为模拟量输入）
40001 - 49999：数据保持寄存器
HSPY系列电源的参数通讯地址是16进制数，首先转为10进制，由于S7-200 PLC中最小地址为400001，而HSPY系列电源中最小地址为0，所以在写HSPY系列电源地址时必须要加1。例如，电源的电压设定值参数通讯地址是1000H，转为10进制是4096，加1后是4097，寄存器地址栏要写44097.
3串口调试软件进行MODBUS通信调试
由于程序编写比较繁琐，一旦出现错误可能会损害HSPY电源，为了避免损害的发生，可以利用串口调试软件进行MODBUS通信调试，其优点是不必连接HSPY电源，而是在工控机或PC机上用串口调试软件查看S7－226CN输出和读取的数据，来判断程序是否正确。
一般的工控机或PC机没有RS485串口，可以将通过RS232转RS485转换模块和PLC连接。RS485线选择3号线和8号线,（其余均断开）3号线接T+，8号线接T-，将另一端9针插头接到PLC的PORT0通信端口上。也可以通过USB转RS485转换器连接。将编写的通讯程序下载到PLC中。运行程序，打开串口调试软件进行监控，从接收到的数据来看，和设置的HSPY电源动作的数据一致，说明MODBUS主站程序编写正确[2] [6]。不一致，则要修改MODBUS通信程序，使其一致。
图3 PLC串口调试软件监控界面
4 PLC控制HSPY程控直流稳压电源的部分程序
使用SM0.0调用MBUS＿CTRL完成主站的初始化，并启动其功能控制，如图4。
图4 Modbus RTU主站初始化
图5(a)上电初始化，将控制电源的数据存入S7－226CN的V存储器。在分配存储区时要注意，数据区不能和其他数据区重叠，否则不能正常通讯。图5(b)向电源发送Modbus请求，把1写入电源寄存器1004，电源开启；图5(c)把1写入电源寄存器1006，锁定电源面板按键；图5(d)把10写入电源寄存器1004，电源输出电流10A；图5(e)读取从电源寄存器数据:图5(f)把0写入电源寄存器1004，电源关闭。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
图5部分控制程序
5结论
该文以S7－200控制系统为例，叙述了利用Modbus RTU协议指令库PLC与HSPY程控直流稳压电源通讯的实现。采用自由口通讯方式的Modbus RTU协议很好的解决了PLC与直流电源等智能设备的通讯问题，不仅能有效解决信号传输过程中失真的问题，而且在通信模式下PLC可以方便控制直流稳压电源的运行和读取直流稳压电源的运行信息，对直流稳压电源进行有效监控。
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篇9
兰州工业学院是普通本科院校，毕业后直接面向社会就业的学生占多数，毕业生一般到工矿企业、科研院所从事设计、生产、运行、维护、管理等工作。我院的自动化专业人才培养定位于应用技术主导型型人才的培养，要求培养的学生具有较扎实的基础理论和专业基础知识、宽阔的专业知识、较强的实践动手能力、一定的创新意识和独立分析解决的能力，毕业后能较快地适应和胜任工作岗位。根据我院实际情况、区域经济特点和社会需求，提出了自动化专业应用型人才的培养目标、知识结构、实践能力培养模式、自动化专业发展的几点建议等。 [2]
1.人才培养目标
自动化本科培养适应社会主义现代化建设和甘肃地方经济发展需要，德、智、体、美全面发展，具备电工技术、电子技术、控制理论、自动检测与仪表、信息处理、计算机技术与应用和网络技术等领域的工程技术基础和专业知识，具有较强的解决实际工程问题的能力，能在运动控制、工业过程控制、电力电子技术、检测与自动化仪表、电子与计算机技术、信息处理等领域从事系统分析、设计、运行、科技开发及研究等方面工作的工程应用型人才。
2.理论课程体系
人才培养总体上体现知识、能力、素质协调发展的原则；课程体系遵循“实基础、适口径、强能力、善应用、高素质”；课程设置遵循“反映科技进展、突出工程需要、注重技术应用”的原则。
课程设置采用“两模块、四平台、多方向”课程体系。 “两模块”为“学科基础模块”和“专业方向模块”。在“学科基础模块”上设置“公共课程”和“学科课程”两个平台；在“专业方向模块”上设置“专业理论课程”与“实践课程”两个平台。课程体系结构及学分分配表见表1。
2.1公共课程平台
以培养学生的综合素养为目的，是学生学习学科专业基础课和专业课的基础。包括公共必修课、公共选修课及实践环节等三个部分。公共选修课包括综合类、理工类、管理类、人文艺术类四个类别，要求学生跨类别选修。
2.2学科课程平台
以学生掌握学科专业基础知识和能力为目的。按本科专业目录中的专业类设置各专业方向必需的基础理论与知识和基本技能系列课程，解决多个专业方向发展的需要，同时还要满足学生不同层次发展和进一步提高的需要，为学生适应社会多变的需要打下坚实的基础。
表1 课程体系结构及学分分配表
课程模块课程平台课程类别总学时理论学时实践学时学分占总学分比例
学科基础模块
公共课程学科课程
必修课7485781703620%
选修课969663.3%
公共实践64064（6周）42.2%
小计9086742344625.5%
必修课132211681548145%
专业方向模块
专业理论课程实践课程
必修课13612888.54.7%
选修课646442.2%
小计2102028137.2%
创新实践646442.2%
集中实践5765763620%
小计6406404022.2%
总计308020441036180100%
总学分180各课程课内外实验（实践）、公共实践、创新实践和集中实践学分之和为64.75，占总学分的36%。
2.3专业理论课程平台
以学生掌握专业知识和专业能力为目的，使学生在某个领域（方向）具有比较深入的专门知识和技能。自动化专业设置2个专业方向。每一方向的课程包括专业必修课和专业选修课；每个方向设置两组（每组4学分）专业选修课供学生选修。
2.4实践课程平台
以培养学生的工程意识、实践动手能力和创新意识为目的。由课程课内外实验（实践）、创新实践和集中性实践环节组成。
3.培养计划实施中的几点改革建议
3.1深化课程教学改革，加强课程群建设
自动化专业课程的设置并不是简单的罗列，而是存在着一定的系统性和连续性。每门课程都有前续课和后续课，研究课程内在的联系，形成条理清晰而又相互融合的专业体系是必需的。
因此，建议我校深化课程教学改革，提倡课程群建设。根据自动化专业特点，专业课程可划分为四个课程群：（1）电工电子技术课程群，主要包括电路基础、模拟电子技术和数字电子技术等；（2）计算机应用课程群，主要包括计算机文化基础、C语言程序设计、微机原理及应用、单片机与接口技术、计算机控制技术、嵌入式系统开发技术和计算机网络与通信等；（3）自动控制课程群，主要包括自动控制原理、现代控制理论、传感器原理与检测技术、自动化仪表与过程控制、智能控制等；（4）电机与供电系统课程群，主要包括电力电子技术、电机与拖动基础、电气控制与 PLC、运动控制系统和工厂供电等。
3.2实践教学模式改革
构建应用型实践教学体系，使实践教学贯穿于教学全过程，在保证基本专业规格的前提下，根据不同专业类别、人才培养规格特点、专业办学历史、区位优势和资源条件等，结合行业、区域经济发展需求和国家卓越人才培养等要求，突出人才培养的专业特色和行业特色。
图1 自动化专业实践教学体系图
进行实践教学模式改革，首先是要充分重视实践教学，把实践能力培养看成与理论知识教育同等重要。自动化专业具有为理论性和实践性紧密结合的特征，创新源于实践，从培养学生的创新精神着眼，实践教学比理论教学更为有效，更能激发学生的创造潜能。其二，针对诸如电路、模拟电子技术、数字电子技术、电机与拖动基础等电类基础课程的验证性实验，需要求学生熟练掌握，以积累实践经验，夯实基本技能 ；其三，在中高年级阶段，
在掌握一些专业及专业基础知识的基础上，开设一些技能应用型试验，使学生能够自行完成从设计、制作、调试、测试的全部过程以锻炼学生。其四，设置一些开放性实验室，让学生自我设计一些综合的、与工程实际问题结合紧密的、具有一定研究性质的大型试验，这类实验并不依附于某一门具体的课程，而是多门课程知识的融合，依据学生选题的不同、兴趣侧重的不同具有鲜明的独立性，可以活跃学生的创新思维，提高科研技能。其五，鼓励和支持学生积极参加学校“第二课堂”活动，如：大学生挑战杯大赛、电子设计大赛等，从而锻炼他们的动手能力、创新能力以及团队协作意识。
3.3 教学评测机制的改革
自动化专业是实践性较强的专业，其教学评测机制要多样性，除传统的闭卷和开卷考试形式外，还应增加课程设计、口头答辩、实践操作和论文撰写等形式，具体选择可以根据不同课程的特点而决定。在评测的内容上，既要包含基本理论、基本知识和基本技能，更要涉及对实际问题的分析与解决 ；在评测的形式上，少一些死记硬背的客观题，多一些主观性、综合性的论述题，以充分发挥学生的主观能动性 ；在测评时间上，不要集中在课程结束时一次进行，而是在教学的中间、章节的结束之时，分期分批地进行。这样，既可反映学生的真实水平，又能体现学生的创新能力。
4.结语
总之，设置本专业的宗旨就是要培养在自动控制产品和设备及信息技术应用领域具有本科水平的理论基础和较强的专业操作技能，具有“思想品质好、基础知识扎实、动手能力强”的特点，能进行自动化行业技术开发，能解决现场技术问题，能实现设计方案的大学本科层次的高级应用技术人才和管理人才。
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篇10
1 设计背景
本设计取材于某控制系统工程实例。我们依据火车牵引放矿的工艺，采用超声波料位检测，准确及时反映车厢内的矿石装载情况；配置位置开关，随时掌握火车运行速度和位置。在此基础上设计了液压控制系统，用位移传感器检测闸门开度，用电液比例阀连续的按比例的调节系统参数，使闸门开关速度和开度连续可调，为整个系统实现闭环控制、全自动运行打下了基础。系统中多采用进口元件，满足工矿条件要求。整个控制系统采用PLC实现放矿工艺的控制（包括供电、检测、液压）。
2 工艺流程
整个工艺流程可如图1所示，利用光电传感器对矿车位置进行准确定位，并在开始放矿后，根据火车的运行速度、放矿机与火车的相对位置、放矿机与车厢内矿石的相对高度，找出优化算法，适时调整放矿机闸门开度，实现全自动放矿及整个工作循环。理想状态是三台放矿机同时工作，完成工作循环。
3 控制方案
在本系统中放矿机共有四扇闸门，在正常工作时只有指状闸和辅助闸是动作的。辅助闸由电磁阀控制，也就是说只控制其开度，而不控制其开关闸的速度。指状阀由比例阀控制，所以既要控制其开度，又要控制开闸的速度。这既是我们系统设计的难点，也是关键。根据现场实际情况，以放矿时火车是否在移动，而设计了两种控制方案。简单的讲，一种是“全自动”；另一种是“半自动”。下面对两种控制方案进行介绍。
方案1——全自动。
火车由牵引系统牵引进入放矿点后，由牵引系统送信给PLC。火车不停车，改用低速v前进，光电开关检测到火车后，开始放矿（如图2所示）。由超声波物料检测检测料位，将信号传送至PLC，同PLC还要对火车的速度进行信号采集，根据料位的上升速度和火车的速度来决定放矿机的闸门开度。火车经过结束放矿点后，放矿机停止放矿。这种方式的优点在于整个过程中火车不停，边走边放，效率高。但是控制模型的建立较为复杂，而且需要大量的传感器，硬件成本也过高。
方案2——半自动。
依据实际车厢的长度及相邻两节车厢间的跨度将车厢分为六等份，每一等份与相邻两节车厢间的跨距相同，均为1米。（如图3所示）由牵引系统将火车火车牵引到达指定的放矿点后，把“开始放矿”信号送如PLC。火车停车，然后开始放矿，由超声波检测料位，若达到指定的高度，火车继续前进一个固定的距离，再停车放矿，重复前面的步骤，直到把整节车厢放满后，放矿机闸门关闭。这样边停边放。这种方案的优点在于，控制简单有效，便于维护；缺点在于效率不够高。
在这两种方案中，设计采用了半自动的控制方案，利用料位传感器和位移传感器采集来的信号，通过一定的控制算法，实现工艺要求。依据自动控制原理，画出其系统的结构图，如图4所示。
4 系统硬件设计
本控制系统主机设计，将采用PLC来完成控制，当然也可以采用单片机完成。之所以采用PLC来完成该设计是由于：
（1）PLC更注重于工业应用，对于抗干扰、设备接口、联网、模块化都有完善的技术支撑，使用更简单，可在较恶劣的环境工作。而单片机虽然技术含量高，使用灵活但是工作量很大，对于抗干扰、模块化要求低。单片机更适用于教学和与开发消费电子、商业应用电子、玩具、家用等小功率电子及电器设备。
（2）PLC可以控制大容量的触点，比如电机，灯光，变频器。单片机可以说是一个芯片，基本是控制电子、弱电等方面较多，而本系统属于强电且工作环境恶劣复杂。
从图5中可以看出，PLC是系统硬件的核心。作为控制器，它集信号采集、控制运算和程序执行等功能于一身。PLC工作开始从传感器中读取料位高度、闸门开度等信号，通过算法计算，向液压站发出控制指令，液压站工作并推动指状闸和辅助闸，实现了放矿。同时，PLC还通过压力传感器和温度传感器监测液压站内部的压力与温度，保证液压站的可靠运行。
5 系统软件设计
在本系统中，有3台放矿机，考虑到在有些情况下需要手动运行。所以在PLC运行的开始需要进行手动模式与自动模式选择，在自动模式中设定了六种工作模式，从本质上说，六种工作模式就是三台放矿机不同工作情况的组合，譬如自动模式4是放矿机1和放矿机2同时工作。
在放矿的过程中依据料位高度的变化，而即使调整闸门的开度是软件设计的核心，设计中采用的是比例控制。设料位高度为H，闸门实际位置为L，闸门理想位置为L1，根据工艺流程的要求，我们可以发现在L1和H之间有这样的关系，即L1H，直线与横坐标的交点到坐标（0，0）的这段距离在实际中是放矿机口到车厢顶部的距离，如图6所示。
我们可以将AD模块进行偏移设置，使L1和H得关系变得简单一些，从而易于控制，如图7所示。
这是我们假设当H为最大值时（即车厢为空时），闸门应为全开位置的一半，这是为了便于控制，谨防出现调节失控的现象。依据这一想法，我们可以认为L1和H之间有这样的关系：
同时，我们利用位移传感器可以测得闸门的实际位置L，将实际位置L与理想位置L1做差，会有如下关系：
L1-L>0，表示理想位置大于实际位置，应该开闸
L1-L=0，表示理想位置等于实际位置，应该停止不动
L1-L
在结合电液比例调节阀的工作原理，输入正电压时开闸，输入负电压时关闸，输入为0时停止。并且输入的正电压越大，则开闸的速度越快，输入的负电压越大，则关闸的速度越快。设输入电压为U，那么在U和L1-L只有这样的关系：UL1-L，依据这一想法，我们可以认为L1和H之间有这样的关系：
根据等式1与等式2我们可以推导出这样的结论：
以软件分析为基础，进行了软件编程，依据工艺流程，将程序分成了主程序、自动程序1、自动程序2、自动程序3、报警程序、手动程序等6个部。
6 结语
该系统利用PLC、计算机控制技术、检测传感器，采用先进控制理论，建立动态优化软件包，具有严密的闭锁控制，操作灵活，维护方便，降低操作工人的劳动强度，有效地提高装配煤的效率和精度，通过对检测数据的转换，处理实现生产信息化、管理集中化、控制的可视化，大大提高了煤矿现代化的程度，此外，与国外和国内其他矿区的自动化装车系统相比，大大减少了一次性投资金额，具有很高的普遍推广性。
参考文献
[1]李瑞，雷汝海，庄伟林等.自动化装配煤系统在高庄煤矿的研究与应用[OL].中国科技论文在线，[2008-07-03].http：///releasepaper/content/200807-72 .
篇11
0前言
回转窑的生产过程是一个复杂的物理化学反应过程，具有大惯性，纯滞后，非线性等特点，工艺过程复杂多变，难以得到精确的数学模型。目前，部分氧化铝企业仍然借鉴现场操作人员的工作经验，通过人工调节的方式以求适应回转窑生产工艺要求，这种传统的控制策略不易获得满意的控制效果，生产效率低、能耗高、产品质量不稳定。本文提出一种基于智能Smith预估器的回转窑烧结温度控制器，通过对整个控制系统的仿真研究，结果表明新的控制系统具有很好的快速性和很小的超调量，能够满足回转窑工艺生产的需要．
1智能Smith预估控制策略
1.1 Smith预估器改进算法
Smith预估器最早是由O.J.M.Smith在1958年提出来的，它是一个时滞预估补偿算法[1]。为克服Smith预估器对模型误差敏感的缺点，由C.C.Hang等提出了改进的Smith预估器[2]。当改进的预估器输入存在误差时，传递函数分母的最后多了一个 因子，调整滤波时间常数 可改变闭环系统特征方程的根，从而达到提高控制系统性能的目的。
1.2 滤波时间常数 对系统的影响
预估器中引入了一个一阶惯性环节，当系统参数在运行中发生变化时，原先设定的滤波时间常数 不一定能使系统的动态性能达到最佳，只有根据变化情况相应调整 ，才能使系统得到更好的控制效果。在仿真研究的基础上，本文进一步采用模糊控制方法在线调整改进Smith预估器的滤波时间常数 ，最终构成一个专门针对纯滞后、时变系统的智能控制方案，如图1所示。改进的模糊Smith智能控制方法结合了模糊PID控制与自适应Smith预估器，该方案对诸如电加热温控这样的参数时变的大时滞过程，能够改善系统的控制性能，使系统具有更强的鲁棒性。
图 1 改进的模糊Smith智能控制结构图 图2 参数变化时控制系统的响应曲线
2.3 的模糊自适应设计
根据上一节的分析，可以先根据 和 的值，确定是否需要引入一阶惯性环节，如果不需要，则令 ；如果需要引入惯性环节来提高系统控制性能，则根据 和 的值对滤波时间常数 进行实时调整，本文的控制中采用如下调整公式
在调整过程中，应注意不能使 为负值，而且为增强系统的鲁棒性，可以给设定一个最小值，根据经验，一般取最小值为 。
的值可以采用模糊控制器对 和 进行模糊推理得到， 和 即为模糊控制器的输入，模糊化后为 与 ， 是模糊控制器的输出。它们的模糊论域定义为{-6，-5，-4，-3，-2，-1，，0，1，2，3，4，5，6}，模糊子集定义为{负大，负小，零，正小，正大}＝{NB，NS，ZO，PS，PB}。对于一个实际的系统，可以确定 、 和 的基本论域，从而确定模糊控制器输入变量的量化因子和输出控制量的比例因子，其控制规则如下：
当 负大， 负大，应增大 ，即 =PB，控制规则为：
If=NB and=NB then=PB
当 正小， 为零，此时不宜引入惯性环节，即 =NS，控制规则为：
If=PS and=ZO then=NS
如此类推，可得到25条控制规则，如表1所示如此类推，可得到25条控制规则，如表1示：
表 1滤波时间常数整定规则
模糊推理采用Mamdani推理方法，反模糊化采用重心法。
3 粉煤灰法回转窑烧成温度控制器仿真研究
本文基于最小二乘法，利用MATLAB仿真软件，通过现场收集到从下料到窑况平稳间的一些具有代表性、普遍性和一定密度的燃料用量与烧成带温数据样本，建立出烧成带的温度数学模型。
当被控对象模型参数的放大系数、时间常数同时增大40%时，图2是模糊Smith智能控制算法的响应曲线，从图2可以看出，基于模糊Smith智能控制器控制系统的响应曲线在超调量、上升时间、及调节时间均满足工艺要求。
4 结论
本文提出的模糊Smith智能控制系统，充分发挥了模糊自整定PID算法动态性能好、抗干扰能力强、稳态精度较高的优点，同时采用了模糊推理的方法调整改进型Smith预估器的滤波时间常数 ，改善了Smith预估器对模型参数的过于依赖性，将使Smith预估器在实际工业过程控制中得以更广泛的应用。
参考文献：
1 单 王鹏 杜钢. Smith-Fuzzy控制器在回转窑温控系统中的应用[J]. 材料与冶金学报.2003
2 邹志军．基于模糊控制的Smith预估器的改进研究和设计[D]．合肥工业大学硕士学位论文，2005．
篇12
随着煤矿开采机械化与自动化水平提高，对胶带运输机的管理手段与管理方法也提出了更高的要求，如何有效保证胶带运输机运行安全也成为设备管理的重点。传统的设备维护管理方式（如定期维修、点检）经常会导致设备的过维修、欠维修从而造成巨大的经济损失甚至严重的设备事故。因此，对设备的运行状态进行实时监测，实现设备管理维护模式向预知维修方向转变已经成为设备管理与维护的必然趋势。对设备实施在线监测与故障诊断是实现设备预知维修的重要举措。设备在线监测与故障诊断系统对设备运行健康状态的进行实时监测，及时发现设备故障隐患，为有效的组织设备的维修提供指导，对提高设备使用效率及寿命，具有重大意义。
由常州自动化研究院研发的《煤矿机电设备在线监测与故障智能诊断系统》，采用先进的设备状态监测与故障诊断技术，实现设备运行状态的智能诊断分析，可以有效的预防和减少设备事故的发生。该系统主要用于胶带运输机的状态监测与故障诊断，并取得了一些有意的成果，对于确保煤矿生产的正常运转，避免煤矿重、特大设备事故的发生意义重大。
1.在线监测与故障诊断系统的组成
在线监测与故障诊断系统是由数据采集与分析、数据传输、监控主机服务器、远程设备故障诊断中心等几部分组成，如图1所示。在矿生产调度中心及设备管理维护相关职能科室可以通过网络实现对设备运行状态的实时监测，为制定生产计划、设备检修计划提供科学、可靠的依据。
图1 在线监测与故障诊断系统示意图
数据采集与分析包括振动、温度传感器，数据采集分站（YHZ18）实现设备运行状态的数据采集和分析。数据采集分站具有故障特征频率计算、智能诊断等功能。通过网络将设备的运行状态信息保存到服务器中，并进行Web。设备出现异常且无法确定设备异常原因时，可以向远程故障诊断中心的专家求助并组织相关专家进行“会诊”。
在线监测与故障实能诊断系统，通过实时采集与在线分析设备的振动、温度信号以及电控参数，能够实时智能地诊断出设备可能存在的不对中、不平衡、配合松动、装配不当以及轴承内圈、外圈、滚动体疲劳损伤等潜在故障，定量地诊断煤矿设备运行好坏，智能判断故障损伤部位与严重程度，实现设备工作状态实时可视化。
1.1 系统主要功能与特点
1）井下机电设备振动数据采集与存储：通过本安型振动传感器与多通道数据同步采集芯片，可以实现煤矿大型机电设备振动信号的同步采集。
2）多故障信息融合报警判断：通过ISO2372国家振动标准基础上，融合设备振动烈度、振动加速度以及设备温度等信息，实现设备振动报警。
3）故障特征智能提取与识别：通过滤波技术去除噪声干扰，通过包络解调技术智能提取与识别振动信号中的故障特征。
4）设备故障实时分析与智能诊断预示：通过YHZ18振动监测分析仪DSP与ARM双核处理器，集成高性能智能诊断算法，实现煤矿大型机电设备在线监测与实时诊断，克服了设备故障诊断对专业人员的过分依赖。
1.2 系统主要目的
1）为关键设备故障诊断提供在线智能分析手段，现场分析数据，提高隐患排除实时性。
通过对关键设备的轴承、减速器、电机等易损部件振动温度信号在线监测，利用集成故障智能分析方法的嵌入式诊断分析仪器，在设备现场自动完成数据的分析处理，自动识别故障特征，实时智能诊断设备故障原因、故障类型、故障严重程度，及时发现设备潜在故障，提高故障隐患排除实时性。
2）降低点检人员工作强度，提高工作效率，实现减人增效。
在线点检系统可以实现对设备运行状态的全方位监测，设备维护人员可以根据在线监测系统提供的设备运行状态信息，对设备进行有目的，有针对性的维护，使得设备维护工作变得简单、高效、可控，为设备运行维护的增效减员提供了强有力的保障。
3）转变维修方式，为设备科学维修与故障应急管理提供数据支持。
在线点检系统以监测诊断数据为基础，为设备预知维修管理提高科学依据，降低维修的盲目性，减少关联设备引起的二次损伤，增加设备生产效率，减低维修成本，有效避免突发性事故发生。
4）与离线点检系统相结合保障设备安全可靠运行。
对负载较大、易磨损、环境恶劣点检工不便检测的关键大型机电设备开展在线点检系统，与离线点检有效互补，将极大提高设备维护工作效率，从而保障煤矿安全高效生产。
5）探索新的机电设备管理手段与管理方法。
目前煤矿主要采用红外测温和测振的离线点检系统用于保障大型机电设备安全可靠运行，该方法在设备运行状态监测与管理维护等起到了重要的作用，但是离线点检仅仅局限于设备运行数据大小的采集和显示，不能实时智能地判断设备故障部位和故障程度，对于设备故障原因以及设备劣化过程的识别依赖于专业技术人员诊断分析，对于点检与维修人员的工作经验及技术水平要求较高，也经常出现设备运行状态异常的漏检及误判，同时不利于各级管理人员远程查看与了解相关信息。因此，急需探索新的机电设备管理手段与管理方法，提高矿井设备的管理水平。
2.胶带运输机在线监测与故障诊断系统应用案例
案例一：设备不对中故障
大柳塔煤矿于2013年4月在5-2煤主井胶带运输机安装试用在线监测与故障诊断系统，共安装27个振动传感器与6个温度传感器，实现对胶带运输机的电机、减速机、滚筒等设备运行状态的全面实时监测。
2013年6月，在线监测系统发现5-2煤主井胶带运输机3#电机振动幅值增大，其振动幅值的历史趋势变化如图2所示。
图2 5-2煤主井胶带运输机3#电机振动幅值的历史趋势
利用在线点检系统提供的频谱分析，可以看出频谱图中出现明显的不对中故障特征频率，因此，引起电机输出轴振动增大的原因为电机与减速机之间存在不对中故障。利用停机时间对电机与减速机之间的联轴器及对中精度进行检查。检查时发现3#电机的联轴器磨损严重，导致电机与减速机之间出现了不对中故障。检查结果与在线监测系统监测结果一致。6月8日联轴器更换后，其历史曲线恢复正常。如图3所示。
图3 5-2煤主井胶带运输机3#电机振动频谱
图4 电机测点布置图
图5 在线监测系统智能诊断界面
案例二：电机基础刚度不足故障
黄玉川煤矿井下胶带运输机2#电机在生产运行中振动剧烈，在电机底座上具有明显的振感。联系电机厂家及相关专业人员对该机电机的运行状态进行诊断分析。采取提高电机与减速机之间的对中精度以及检查电机的电气系统故障等一些列措施，未能找出引起电机振动剧烈的根本原因。最后针对该电机振动的特点，采用天地（常州）自动化公司自主研发的在线监测与故障诊断系统，对该胶带运输机的3台电机的振动情况进行测试分析与诊断，测点布置图如4所示。
通过在线监测与故障诊断系统，对该胶带运输机2#电机的运行状态进行诊断分析。在线监测系统的智能诊断分析的结果如图5所示。经在线监测与故障诊断系统分析，确定引起电机振动剧烈的原因为：该电机的基础刚度不足。这也从另一方面说明，提高电机与减速机之间的对中精度等一些列措施后，仍然不能够降低电机振动强度的原因所在，后经矿方对电机基础进行加固，电机振动明显减小。
3.结论
本文介绍了胶带运输机在线监测与故障诊断系统组成、功能、主要目的、及在设备维护与管理中的应用，应用在线监测系统可以及时发现设备故障隐患，从而合理的制定检修时间与检修方案，减少设备故障停机、降低了故障率、提高了设备运行的可靠性、节约了设备的维护费用。通过在线监测与故障诊断的实例说明，引入在线监测与故障诊断系统可以有效提高设备管理与维修水平，同时可以转变维修方式，为设备科学维修与故障应急管理提供数据支持。随着煤矿技术的发展，对煤矿关键的设备实施在线监测与故障诊断时也许是未来设备管理与维护的发展方向，对于提高煤矿设备管理水平，保证设备安全、可靠的运行具有重大意义。
参考文献
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[2]张功学.同态滤波技术应用于皮带机轴承故障诊断的试验研究[J].机械科学与技术，1996（2）：281-285.
篇13
燃煤系统生产流程中，煤由斗轮机从储煤场推入落煤斗，经过胶带输送、破碎、筛分、犁煤等工序，最后运至原煤仓供锅炉燃烧。输送过程产生大量煤尘，并长时间在空气中悬浮，无法升降，造成二次扬尘，严重污染作业环境。煤尘对人体危害甚大，会引致呼吸系统、消化系统、皮肤、眼睛、神经系统等方面的疾病。煤尘若落在机械和电气等设备上，将大大缩短设备使用寿命。煤尘浓度到达一定数值时，在外界高温火源的作用下会引起爆炸。本文将围绕煤尘的来源、如何有效预防煤尘产生展开探讨。
1、煤尘的。煤尘的产生主要源于室外储煤场、胶带输送机、碎煤机、原煤仓等部位，下面逐一进行分析。
1.1开放式储煤场。传统条式煤场多采用斗轮堆取料机，作业时（仰度大时）将造成扬尘。到了台风季节，煤中水分蒸发后，受设备振动或空气扰动，产生大量煤尘。
1.2 胶带输送机。
1.2.1 落煤管间落差值过大。输煤系统中，胶带运输机向另一胶带运输机转运物料时，存在5~15米不等的落差值，煤尘随之经落煤管从受煤点的导煤槽出口处喷涌出来。落差数值越大，煤尘扩散度越高。
胶带输送机运行时，皮带的振动、煤、空气加上自身振动相互摩擦造成扬尘。
1.2.2 皮带跑偏。皮带在运行中跑偏，容易使所载物料洒落，产生煤尘；另一方面，跑偏使物料抖动频繁，物料从皮带上弹起而产生煤尘。
1.2.3 滚筒粘煤。滚筒粘煤皮带输送机头部清扫器和空段清扫器刮煤不净，故头部传动滚筒、增面滚筒、尾部改向滚筒表面粘煤，滚筒呈梭型，皮带运行时激烈抖动，造成扬尘。
1.2.4 皮带过载。运行时，因瞬时煤量过大溢出皮带撒煤，产生煤尘。
1.3 碎煤机。碎煤机运行过程中，由于其鼓风量、落煤管煤流的诱导风量以及正压区的严密性差等原因，造成导煤槽出口处及碎煤机本体周围出现大量煤粉外溢，加之设备运行时产生振动，造成煤尘二次飞扬。
按国家有关标准规定，在输煤系统中，各工作间的空气含尘浓度值必须≤l0mg/m3。笔者在碎煤机值班室实测粉尘浓度为100mg/m3，数值超过规定值10倍以上。
1.4 原煤仓
1.4.1 犁煤器犁刀不正。犁煤器犁刀安装角度不正，导致犁煤器两端同时向煤仓间地面漏煤，造成粉尘飞扬。
1.4.2 密封不良。各原煤仓顶部大多留有2m2的格栅观察口。从犁煤器卸料斗和皮带头部落煤筒落下的原煤进入原煤仓时，落差较大，大量煤尘通过格栅观察口喷出。
1.5 除尘系统。除尘系统因故障、陈旧老化或运行管理不善导致效率低下，无法起到除尘效果。
2、煤尘治理原则。我国大部分火电企业燃煤系统的煤尘问题日趋严重，加装了除尘设备后，治理成效不甚理想。由上述的分析可知，煤尘的产生原因较为复杂，而现有措施仅仅围绕在"治理"和"清理"上面，忽略了"预防"。
煤尘治理工作原则在于：第一是预防，其次是对煤尘的消除和清理，第三是不断加强综合管理。三个环节密不可分，但核心仍在于"预防"，必须先"防"后"治"，才能从根源上解决煤尘污染问题。
3、煤尘的预防
煤尘的预防措施主要包括：保持原煤湿度、密闭系统设备以及控制碎煤机鼓风量等方面。
3.1 以圆形煤场代替敞开式煤场
圆形煤场及配套使用的堆取料机被半圆型的煤罐外壳所包裹，堆取料作业集中于定心旋转的回转范围内 ，产生的扬尘范围极小，从根本上解决了露天式条形煤场堆取料作业时所产生的扬尘情况。
3.2加大原煤湿度
燃煤系统煤尘过大直接原因在于原煤中表面水分偏低，加大原煤湿度是预防煤尘产生的最根本途径。
在实际运行中，当表面水分低于8%时，出现扬尘现象，数值越低，扬尘情况越严重。当表面水分高于10%时，原煤粘度过大容易造成堵煤现象，使粉仓内发生搭桥及积粉现象，出现给粉不均和给粉中断现象，导致锅炉燃烧不稳，甚至造成锅炉熄火事故；也会使粉仓内发生自燃爆炸事件。表面水分控制在8%-10%时，基本不出现扬尘现象，对锅炉燃烧经济性也不存在影响。如何计算合适的原煤湿度？可依据原煤性质、燃煤系统设备的防堵能力、当地气候特点以及对锅炉燃烧效率等影响要素，确定具体的加湿量。
3.3 对系统设备施行密封措施
对燃煤系统设备施以有效的密封手段，可有效预防煤尘逸出。
3.3.1 在落差值大的落煤管内加装缓冲锁气器。缓冲锁气器的作用在于输送物料时锁气或定量给料。在燃煤系统设备中使用缓冲锁气器，可避免皮带因物料直接冲击而受损，使诱导风量数值大大降低，煤尘在内"自生自灭"，预防煤尘外逸。
3.3.2 在落煤斗煤槽缝隙处加装橡胶遮帘或链条，预防原煤从缝隙中溢出产生大量煤尘。
3.3.3 在所有输煤设备的连接处用填充物料进行密封，在导煤槽的中部及出口处，使用双层橡胶挡帘进行密封。
3.3.4在计算地下缝式煤槽容积时，留有不少于20%的封底煤，以免因空斗卸煤造成煤尘外逸。采用上述密封措施后，据现场实测，在转运点处风量较未采取密封措施时减少一半及以上，效果相当明显。
3.4 避免皮带运行时漏煤、撒煤。皮带运行时漏煤、撒煤的原因在于：落煤点不正、皮带跑偏及导煤槽长度不合要求等。
在实际运行中，可采取：落煤管端部安装导流板；调整托辊间距，加密托辊，拉紧皮带；调整导煤槽长度；使用人字形沟槽的胶面滚筒及前倾槽形托辊 等有效措施，防止皮带运行时候出现漏煤、撒煤，预防煤尘逸出。
3.5 通过技术改造手段控制碎煤机鼓风量
我国火电企业燃煤系统中常用的碎煤机分反击式和不可逆锤击式两大类，其共性在于：鼓风量较大，造成明显的煤尘飞扬。为此，我们围绕碎煤机的鼓风机理展开了专项研究，在其基础上对碎煤机内部构成进行技术改造，较好的控制了碎煤机的鼓风量值 。技术改造前，碎煤机排料口处实测鼓风量大于7000米~3/时，输煤栈桥内煤尘飞扬，能见度极低。改造后，鼓风量值大为降低，空载时可降到0。
3.6 提高清扫器工作效率
皮带清扫器的清扫效果直接关系到煤尘产生的多寡。通过技术改造等手段，如使用新型合金清扫器，将旧有一级清扫改为二级清扫，防止皮带粘煤，从而避免煤尘二次飞扬。
3.7 减少转运中间环节
通过改造燃煤系统设备工艺流程，合理调整或减少转运站中转环节，预防物料再生物的产生，抑制煤尘飞扬现象。
4、结论
综上所述，火电企业燃煤系统煤尘治理工作重在预防，需改变观念，敢于采用新技术、新手段，从煤尘产生的源头着手，合理规划预防、除尘、清扫这三个重要环节，不断优化、完善系统设备，加强综合管理，把煤尘预防措施落到实处，将作业环境的煤尘浓度尽可能降至合理范围内，保障作业者的身体健康和生产安全。
参考文献
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