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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0009-01
随着机电装备的复杂化，现在的机电设备，不仅体积大，规模大，内部结构复杂，而且其实现的功能非常多，往往需要同时完成若干多项功能，因此对于这一类机电装备的监测，其监测控制系统也必须具备较为复杂的控制功能。随着网络技术和远程控制技术的发展，逐渐对于大型机电装备的控制提出了远程网络化和无人值守控制的要求，这就要求必须利用网络控制技术实现对机电装备的远程控制和无人值守，因此，必须要对远程机电控制中的网络接入技术加以研究，以确定最适宜的远程网络接入和远程控制技术的应用。
1 远程控制技术发展概述
过去应用最为广泛的远程控制技术主要有以下几种类型。
1.1 集散式远程控制
集散式远程控制，是为每一个监控对象，即每一台机电设备都安装监测仪表，将所有的监测仪表所采集到的数据全部发送到控制机上，由控制机实现对全部机电设备的集中控制。这种远程控制模式应用方式简单，组网成本较低，但是由于全部数据由控制机进行操作，实际上增大了控制机的负担，导致整个系统的可靠性较低，健壮性较差。
1.2 分布式远程控制
针对集散式远程控制模式在实际应用中所出现的问题，逐渐出现了分布式远程控制代替了过去的集散式远程控制。分布式远程控制是将所有被监测的机电设备的相关参数进行采集与监测，分别发送到几个分站进行集中控制，通过通讯网络实现分站与主站之间的数据通讯，从而完成主站对各个监测对象的远程监测与控制。分布式远程控制的最大优势就在于客观上降低了主站控制机的负担，由各个分站控制机共同分担，从而在一定程度上提高了系统的可靠性和健壮性。但是分布式远程控制模式在应用中也存在一定的弊端，那就是组网复杂，组网成本较高，不适宜大规模应用。
1.3 现场总线式远程控制
现场总线式远程控制是近几年新发展起来并得到大规模应用的一种远程控制模式。这种控制模式能够根据现场需要被监测的机电设备的具体数据通讯接口分别设计不同的现场通讯总线，从而将集散式远程控制和分布式远程控制的优势集于一身。
2 基于工业以太网的远程机电控制接入技术探讨
2.1 面向工业以太网的网络接入技术
目前机电设备接入工业以太网有以下几种技术模式。
（1）通过传感仪表接入。
机电设备的自动化控制，离不开传感监测，因此很多机电控制系统都是通过传感仪表实现状态监测和数据的采集传输，利用传感仪表的输出接口，为其配置合适的网络接入接口，从而实现将机电设备的状态参数接入工业以太网。
（2）通过数据采集板卡接入。
在一些机电设备的自动化控制系统中，出于数据管理的需求，也会采用数据采集板卡的方式将机电设备接入以太网网络。将传感仪表所采集到的数据统一传输至数据采集板卡，由数据采集板卡的输出接口，根据工业以太网的传输规范，为其配置合适的网络通讯接口，例如普通的TCP/IP协议接口，串口转以太网接口，Modbus-TCP协议接口等等，实现工业以太网对机电设备的网络远程化控制。
（3）通过以太网接口模块接入。
有的机电设备，其数据通讯接口不是标准接口，这个时候就需要为其配置专用的以太网接口模块，而这种以太网接口模块并不是标准件，需要针对不同的机电设备的具体接口类型做有针对性的开发设计。但是不管用哪种类型的以太网接口模块，模块内部的以太网电路都是一样的，目前基本上都是采用RTL8019AS以太网通信控制器实现的，再配合双绞线驱动器和标准的以太网RJ45接口，从而完成由非标准的机电设备接口到标准的以太网通信接口的转换，实现工业以太网对机电设备的远程化控制。
2.2 实际应用中需要注意的问题
（1）网络迟延问题。
工业以太网由于采用的是侦听发送的机制，因此在进行数据交换传输的时候，会不可避免的产生延时的问题，而对于远程机电控制系统而言，控制的实时性要求非常严格，有的机电设备其控制指令甚至要求必须在千分之一秒内完成，因此这就对工业以太网的实时性提出了挑战。而事实上，工业以太网在实际应用中，也确实暴露出了迟延问题。为此，对于一些实时性要求较高的机电控制系统，必须采用合适的控制策略，比如VPN技术、流量管理策略等等，以提高工业以太网在机电设备自动化控制中的实时性。
（2）数据丢包问题。
由于工业以太网的迟延问题，所以数据丢包问题就不可避免，这也就造成了工业以太网的可靠性问题。对于此，必须要引入网络数据监管机制，对数据丢包率进行严格控制，尤其是对有可能会引发大规模数据丢包的网络载体和流量载体，必须单独构建传输网络，以提高工业以太网在机电设备自动化控制中的可靠性。
3 结语
基于工业以太网实现的远程无人值守自动化控制模式目前已经得到了大规模应用，尽管工业以太网在数据通讯的实时性方面有待突破，但是就目前的技术应用而言，工业以太网应用于工矿自动化控制是完全可行可靠的。本论文在对比分析了目前几种主流的远程控制技术的基础上，重点探讨了基于工业以太网实现的远程机电控制中的网络接入技术，详细探讨了接口技术在实际中的应用，对于进一步提高机电自动化控制的远程化、网络化、信息化水平具有很好的指导借鉴意义。当然，要实现将工业以太网完全取代现有的现场总线技术还有很长的一段路要走，其中需要攻克很多技术难关，这有待于广大网络通信技术人员的共同努力，才能够最终实现工业以太网在工矿自动化控制领域的大规模应用。
参考文献
文献标识码：A中图分类号：TM621文章编号：1009-2374（2016）09-0082-02
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
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中图分类号：TD823.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（c）-0090-04
Research on strengthening technique backfill
Zhang Shuguo
（Jizhong energy Limited by Share Ltd Xingtai mine in Hebei Xingtai 054026，China）
Abstract：Backfill reinforcement，is based on the comprehensive mechanized coal mining under buildings filling technology，the backfill area using fly ash，cement slurry，high water material and water are respectively arranged corresponding slurry，transported to the underground through the grouting pipe，finally arrived at the working face goaf grouting filling area in advance buried pipe，timely loose backfill reinforcement，the formation of overlying strata with high density and strength of the filling body of the supporting system，effective control of surface subsidence in the allowable range of village，do not move，safety mining under buildings remaining coal pillar.The successful implementation of the project，and achieved good technical and economic effect.
Key Words：Backfill；Reinforcing；Fly ash
冀中能源股份有限公司邢台矿1968年10月投产，现生产能力195万t/年。经过40多年高强度开采，剩余可采储量越来越少，截至2008年底，邢台矿剩余可采储量仅2327.9万t，而矿区范围内的村庄及工业广场建筑物、断层、冲积层下却压有5823万t煤炭资源，严重影响着矿井的后续发展，以及周边环境的和谐稳定。
2008年，邢台矿与中国矿业大学合作，试验研发了“建筑物下综合机械化充填采煤技术”，即将地面矸石与粉煤灰等废弃物通过投料钻孔投放到井下，采用胶带输送机运送到工作面的采空区，通过自夯式充填开采液压支架、充填开采输送机等配套设备实现对采空区充填，以控制地表变形。截止目前，通过对7606以及7608充填体压力监测实测效果显示，充填开采充填体对顶板的下沉起到了一定的控制作用，取得了较好的技术经济效果。为进一步提高充填质量，保证充填效果，以及工程质量的要求，矿研究决定在充填的基础上，在架后充填区域进行注浆补强。根据现有充填的实际情况，水文地质条件、工程要求、原材料供应及施工成本等综合因素考虑，矿决定选择采用注粉煤灰、水泥浆以及高水材料对较松散充填体进行加固。使用高压注浆泵将浆液压注到充填体后，可以有效地把松散的矸石粉煤灰充填体粘合为一个整体。从而提高了松散充填体的完整性和密实度，增大了其承载能力，更进一步实现了对顶板和两帮以及地表变形的有效控制。该项目的成功实施，为建筑物下综合机械化充填开采有效控制岩层移动和地表沉陷提供了一条新的技术途径。
1 注浆材料的选择
因为浆液需要通过管道进行较长距离的输送才能到达工作面充填区域，所以经过多方面因素的综合考虑，所以我们对注浆材料要求应该是：黏度低，流动性及扩散性和可注性好，这样的注浆材料才能快速均匀进入充填体细小裂隙内，对环境无污染，对设备管路无腐蚀性，材料来源广泛，价格便宜，注浆工艺简单，浆液配制方便。因此，选择一种合适的浆液，使施工既有效又经济是我们考虑的首要问题。我们通过对地质地层条件，水文地质条件，工程要求，原材料供应及施工成本等多方面因素的分析和考虑，矿决定选择采用注粉煤灰、水泥浆以及高水材料对较松散充填体进行注浆加固，以进一步提高充填体强度。
2 注浆管的埋设与规格
注浆管预先在充填支架后埋设，吊在充填运输机里面的顶网上，从运料巷或溜子道接出，与浆液输送管路接通。根据架后充填区域的实际情况，埋设的注浆管路采用3寸的金属管，能承受一定程度上的压力而保持不变形，管上布置直径20 mm的花眼，眼间距200～300 mm，五花布置，便于浆液快速均匀的扩散到充填体的细小裂隙内。管路之间用卡箍连接牢固密实。每当工作面推进15 m时，从机头或机尾埋设一趟注浆管，迈步交叉埋设。详见图1。
3 技术要求
为了杜绝工作面机尾一出水就停止注浆的弊端，必须加大工作面机尾的排水能力，再加一台大功率排水泵及配套排水管路，24 h连续注浆，停泵标准为（压力积聚增加、充填体出浑水）。同时为了防止浆液输送堵管事故的发生，通风科必须做到注浆加固系统和注浆防灭火系统能够快速转换；通风科在三轨道破头安设泄浆三通并考虑上自动卸压装置；施工单位在7608注浆管路上也安设泄浆三通，当发生管路堵塞事故时，能快速在相关地点打开三通泄浆泄压，以保证管路的畅通。
4 工作内容及分工
4.1 技术科
技术科负责注浆主要参数（浓度、压力、流量以及布管）的制定及搜集整理，对注浆工艺及时调整，并在两巷注浆期间安排技术人员跟班监督注浆情况。
4.2 调度室
调度室须及时准确掌握注浆进展，及时协调解决注浆过程中管路、阀兰及各单位协调，督促相关单位配合保障。
4.3 通风科
通风科注浆组20日内与中矿联系完善浆液浓度自动化控制系统，在注浆过程中，必须保证和控制粉煤灰的浓度，不能超过55%，在注浆站输浆管口安设压力表；严格按技术科要求开始、停止注浆工作。
4.4 地测科钻机组
钻机组必须尽快熟悉双液注浆泵的使用方法，保证高水材料A、B两种浆液在机尾混合进入充填空间，并杜绝堵管事故；两单位每班必须由完整的注浆记录，并及时报技术科、调度室。
4.5 生产单位
生产单位必须加大工作面机尾的排水能力，杜绝机尾一出水就停止注浆，必须放专人（副班长以上）盯着井下注浆点的流量表与压力表，做好当班记录，现场交接班；当达到必须停泵标准时，及时电话联系地面注浆站停泵；如发生异常情况，及时向相关领导汇报并做好详细的记录，按技术科设计要求及时铺设两巷注浆管路，并及时外运和改管，且负责流量计和压力表的完好、准确。
5 注浆管路堵塞处理应急预案
当井下注浆压力表出现压力急聚上升等堵管征兆时，生产单位观测人员首先通知井上注浆站，停止投料；再通知调度室、突击小组。当调度室接到堵管事故后，立即通知值班领导、注浆管防堵指挥部并由总指挥组织抢修疏通管路。接到通知后，指挥部所有成员必须在20 min内到达矿调度室并由指挥部主任介绍事故情况；指挥抢修管路工作。突击小组当接到井上注浆站停泵通知时，可直接组织小组成员到注浆管路的指定位置（三轨道破头、7608工作面）开启泄浆三通。由领导小组安排相关人员查明堵管原因，采取相应措施直至管路畅通。如图2所示。
6 注浆统计及效果
从2010年4月12日截止到8月末，7608充填工作面风巷、溜子道各埋设12根管路，累计注水泥浆141 t，注粉煤灰15844 m3，注高水144 t。
根据7608充填工作面充填体实测监测数据记录显示，由于工作面对充填体注水泥浆和粉煤灰加固作用，得出结论：注浆后周期来压步距比注浆前明显有所延长，分析认为，注浆材料对顶板起到了抑制作用。注浆之前来压周期平均为37.1 m，注浆后来压步距增为41 m，周期来压步距同比延长了10%。可见，对架后充填区域采用注浆补强，明显改善了充填工作面的压力显现，加强了充填工作面顶板的变形控制。
下表为8月份7608工作面注浆统计数据（如表1）。
通过我矿技术人员和施工单位的共同努力，成功的实施了充填体的注浆补强。该技术有效的解决了充填体存在的充填不接顶，不均匀，强度低，充填体养护龄期长，整体性差等技术性难题，进一步的提高了充填体的密实度和强度，实现了对顶板和两帮变形以及地表沉陷的控制。粉煤灰作为井下注浆材料，可大大减少地面粉煤灰的排放量，降低了对环境的污染和排放费用。该技术的使用在我国尚属首次，经济效益和社会效益十分显著。
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中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0014-02
河南理工大学（以下简称“我校”）的“自动控制系统”课程经过30多年的教学改革和发展，取得了突出成果，于2008年评为国家级精品课程。近几年来，本课程教学组在整合原有资源的基础上，在师资建设、教学手段、实践环节、考试方式等方面进行了改革和实践，进一步加强精品课程建设，获得了课程教师和学习该课程的学生的肯定和一致好评。
一、课程教材建设
教材的选取和教材建设是决定教学质量的关键因素之一，它直接影响着教学内容与学生知识结构的合理性与科学性。[1]
我校“自动控制系统”课程始于1972年，是国内较早开设该课程的高校之一。在教材的建设上共进行了6次修编和选取。随着电力电子技术、计算机技术的发展，交流电力拖动控制技术取得了突破性进展，一些先进的控制理论和方法在交流电力拖动系统中得以实现。从1996年起为适应国家教育部“面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”的要求，将课程内容进行拓展，并结合我校与煤矿结合紧密的特点，增加交流调速控制学时，引入VC、DTC等先进控制策略的相关知识，以适应自动化专业人才培养的需要。2004年，根据我校特点的需要，再次对以往使用教材进行了修编，出版了“十五”国家级规划教材“自动控制系统”。根据课程发展的需要，今年再次对教材进行修订，进一步增加了交流调速内容在课程中的比重和课时。
二、教学方法建设
“自动控制系统”具有综合性强的特点，这门课程涉及的领域广泛，是电机学、电力拖动自动控制原理、微型计算机控制技术以及电力电子技术等多门课程的综合和升华，也是与工程实际接合非常紧密的一门专业课程。[2]在讲授课程的过程中，主要从以下几个方面着手：
1.培养学生的学习兴趣
“自动控制系统”课程是一门综合性和实践性很强的课程，培养学生对该课程的学习兴趣尤为重要。课程教学中始终贯穿课程内容的实用性是激发学生学习兴趣的关键所在。例如在课程开始就给学生先举一些很有吸引力的、多个领域的交直流调速系统应用实例，例如电力机车的启动、调速、停止过程和龙门刨床切削工件的过程，让学生直观形象地了解到本门课程在实际中的具体应用及重要地位，增加学生对电机调速系统的感性认识，通过这些例子用“调速”两个字来概括本课程的学习内容，让学生了解本课程的学习目的。然后从19世纪开始谈交直流的发展历史，比较交直流调速的优缺点进而让学生认识到交直流调速的发展趋势，使学生对本课程有一个宏观概念上的了解，清楚本课程的重要性，培养学生对本课程的学习兴趣。
2.鼓励学生自学、主讲，调动学生学习的积极性
课堂教学过程中，对于较难的章节可以以教师主讲形式进行，在本节课结束后，把本节课讲到的调速系统的缺点总结出来，提到下节课的调速方式可以解决存在的问题，让学生在课前自学，预先提醒下节课可以由学生来讲。在下节课时请学生来主讲，根据学生的理解，针对关键问题，回顾所学内容，对学习过的内容进行叙述，交流自己掌握的知识及学习体会。教师在听取学生讲课和回答问题的过程中，可以摸清学生对知识点的理解和掌握程度，对其中的错误概念和理解及时给予指导、纠正。在课程内容的讲授中，以控制方法作为主线，贯穿课程始终。按提出问题、分析问题、解决问题的方式，循序渐进、由浅入深地组织研讨型教学，充分调动学生的学习积极性。
3.精心选择教学内容，适当补充新的知识点
教学过程中应根据本课程的特点，使教学内容与该领域的先进技术同步，激发学生的学习兴趣。随着电力电子技术与自动控制技术的进步，应逐步增加交流调速的教学内容，减少直流调速的内容。其次，由于自动控制系统课程的讲授内容较多，要根据不同专业分配的课时合理选择讲授的内容，处理好教学内容和教学专业、教学课时之间的矛盾，做到由简入繁，重点突出。
另外还可以适当引入和教材理论相关的生产实践的例子。例如在交流调速部分很多教材只介绍变频器的算法，很少提及变频器的应用。作为以培养应用型人才为目标的本科院校，应在教学过程中适当介绍几种当前比较先进的变频器的参数设置和使用场合，如ABB、SIEMENS等的应用实例，有利于培养学生的解决实际问题能力。
4.适当使用多媒体教学
改革传统的“黑板+粉笔”的教学方式，引入多媒体教学是目前在高校教学中普遍采用的一种教学手段。[3]但是过多地使用多媒体教学会限制学生的想象力，不利于学生创造性思维的发展，也缺少教学过程中的灵活性和同步性，同时也不利于教师主导课堂教学。[4]因此在自动控制系统的教学过程中，教师首先要合理规划好哪些章节使用多媒体课件教学，对于使用多媒体教学的章节一定要按照自己的思路对课件进行整理或自己制作课件。
一般来讲对于内容枯燥而要提高学生学习兴趣或图形较多的章节内容可以用多媒体教学，比如绪论、电枢可逆有环流调速系统制动过程分析等章节推荐使用多媒体讲解，使用多媒体讲解时也可以加上适当的板书。对常规内容、公式原理的推导等用板书完全可以满足教学要求。
5.加强实践环节教学
通过实践或实验环节可以加强学生对课本所学内容的理解。教学过程中注重课堂教学与课外创新实践活动相结合，在课堂上鼓励学生积极思考、提问和回答问题；在实验课将理论验证与综合设计、自主创新结合起来，给学生更多发挥个人创造力的机会；在课外积极鼓励、指导学生参加学校“大学生科技创新基地”的科技活动，通过此类活动反过来促进课堂教学，学生的创新实践能力得到加强。鼓励学生参加一些自动控制系统设计开发类的比赛和项目。近几年，我校学生参加飞思卡尔汽车大赛的热情不断高涨，在全国大赛上也取得了较好的名次。学有余力的同学也参加了自动化研究所教师承担的一些科研项目，在实践中得到了锻炼。
6.引入MATLAB进行辅助教学
利用MATLAB仿真工具设计自动控制辅助教学软件，通过Simulink生动再现了系统的动态响应过程，化解难点，同时增强学生探究式学习的兴趣。MATLAB软件可以搭建虚拟系统，实现系统的仿真任务，把这个软件引入到教学活动中，已经被越来越多的老师所采用。例如在讲授转速、电流双闭环直流调速系统的动态特性分析时，在MATLAB/SIMULINK环境下根据具体的系统参数设计该双闭环调速系统，仿真观察其动态特性，改变各调节器参数，由虚拟示波器得到不同的曲线，分析仿真结果，使学生直观地认识到所研究的双闭环系统的特点。在课程设计过程中，可以鼓励学生使用MATLAB软件对设计的系统进行仿真验证，克服了传统教学中枯燥、抽象、难以理解等弊端，达到良好的教学效果。
7.作业和考试方式上的改革
灵活布置和批改作业，提高教学效果。在课程教学中，根据重点、难点内容并结合实际调速系统发展现状与趋势，适当布置一些具有实践性、挑战性的作业，以启迪学生的创新思维能力，进一步拓展知识、开阔思路。此外，还布置学生撰写科技论文，培养学生查阅文献、分析归纳资料、书写论文、进行初步科学研究的意识和能力。
灵活运用多种考核形式，综合评定课程学习成绩。考试形式有：以考试为主，在课程网站上公布考试题目的类型，正确引导学生的复习方法和内容，强调考查学生运用知识分析问题，综合解决问题的能力，变单纯考核记忆能力的考试方式为重能力、求创新的考试方式。考试题目上有30分左右的英文题目，要求学生用英语作答，加强本课程的双语教学力度。对学生实验、课堂发言与科技论文写作考虑权重加权求和，给出课程的综合评价。
三、课程教学的预备和辅助工作建设
加强课程教学的师资队伍、网络教学环境和实践性教学准备工作属于课程教学的预备和辅助工作建设，为课程教学提供强有力的保障。
1.课程教学团队的建设
自动控制系统课程的一个特点是实践性强。任课教师的科研与工程实践方面的经验与能力对教学过程和教学效果的影响至关重要。由于课程的内容大量涉及到工程实际，而大多数新教师的学习经历都是从学校到学校，没有现场实际工作经验，缺少实际系统设计、安装调试经验，理论教学和实际脱节，对课程内容的理解深度受到限制，从而影响实际的教学效果。[5]近几年，课题组加强对教师的实践能力培养，提高教师自身的科研素质，提高对新技术的敏感性。具体的做法有：选择合适的工矿企业，派教师到这些单位参与生产和产品研发，掌握实际中应用的最先进技术，提高教师的工程实践能力和科研能力；鼓励新教师申请、主持或参与横向项目；聘请在工矿企业有工作经历的具有丰富实践经验的高级职称人员兼职教师进行授课，指导学生进行工程实践。通过教学团队建设，教师互通有无，带动整个教学团队的教学、科研、工程实践能力的提高。
2.网络教学环境建设
为适应教学网络化和信息化的发展趋势，先后投入大量资金和人力，依托国家级、省级精品课程建设及重点学科建设，建设了“自动控制系统”精品课程教学网站。在网站原有内容的基础上，不断吸纳校内、校外以及国外专家、同行、学生在利用精品课程资源学习过程中提出的意见和建议，来优化精品课程建设方案，从而调整和补充精品课程的教学内容，促进精品课程建设者与使用者的互动。[6]目前正在以虚拟仿真实验、远程监控和直流控制电路板制作三个实践性环节作为整个教学系统实践部分的核心开发网上远程实验系统平台，为学生进行综合实验提供了良好的网络学习环境。
3.实践性教学环境建设
自动控制系统的另一个特点是通用性强。课程内容不是专门针对某一种专门控制系统的工程技术，而是适用于很多控制系统和装置。以国家级实验教学示范中心“电工电子实验中心”和电力电子与自动控制系统实验中心作为依托，构建了“自动控制系统”实验教学新体系，建立了“立体化”实践教学模式；形成了“主导、自主、开放、创新”的实验教学理念；建成了能够进行“验证、设计、研究、创新等实验以及学生竞赛、科研活动等一条龙”的实践教学平台。自行研制设计开发了多功能调试平台、微控制器开发系统、机器人控制、三级倒立摆等实验教学设备，为培养学生的理论联系实际和系统综合设计能力创造了良好的条件。我校国家级电工电子教学示范中心和电力电子与自动控制系统实验室是开放实验室，全天候开放，为“自动控制系统”课程相关实验的开设提供了充分的保障。
在实践教学方面，根据实际科研中的经验，把大型项目分解成若干个子项目，给学生创设具有思考性、创新性的问题，培养学生的创新思维、创新意识，做到以科研促教学；在日常的教学活动中，注重把新技术、新成果引入课堂教学，鼓励优秀的学生参加教师的科研项目，使教学和科研有机地结合起来，激发学生科学研究的意识，培养学生的创新意识和创新能力。
四、结语
根据自动控制系统课程的特点，结合本校培养人才社会服务对象的实际，自动控制系统精品课程课题组进行教学内容的精练、教学手段的丰富和教学实践的完善，从学科特色、教学理念、教学内容及教学方式等方面入手，充分利用多媒体及网络技术的普及性及便利性，加强了精品课程建设。在本精品课程的示范和激励下，电气工程及其自动化专业的主干课程“供电技术”在2010年成果申报为国家级精品课程，自动化专业的主干课程“电力电子技术”“自动控制原理”课程也相继建设成为了省校级精品课程，[7]从而推动了自动化和电气工程及其自动化专业及学科的整个课程体系的发展，提高了电气工程与自动化学院各个专业的教育教学的质量，为高校培养高质量、高素质人才提供了强有力的保障。
参考文献：
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[5]卢秉娟.运动控制系统课程教学突出工程实际应用性研究[J].洛阳理工学院学报（自然科学版），2011，（21）：88-90.
1.前言
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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电气自动化课程一般都开设《自动控制原理》等关于电气自动化技术基础方面的课程， 课程内容除了一些有关自动化系统的基础理论外，其课程中所讲述的电气自动化技术、装置与器件，大多数都与当前工业现场使用的技术、装置与器件有脱节。显然，这样的教学，无论是内容、方法及水平、都已大大落后于技术的发展，脱离了职业岗位的需求。深化校企合作，创新人才培养模式，紧密结合产业发展，深化课程体系和课程内容改革，在办学过程中，电气自动化专业逐步构建起了“校企融合、能力递进”的工学结合人才培养模式。以“工学结合”的模式校企共同培养本专业自动化生产设备应用方向的学生。既突出岗位技能，又注重人文素质培养。学生综合素质高，专业技能强，从而受到用人单位的普遍欢迎。
根据本地区经济与社会发展对高技能专门人才的实际需求，基于电气自动化专业岗位典型工作任务，以能力培养为主线，将中（高）级维修电工、可编程控制系统设计师、机电一体化工等职业资格认证课程内容融入到专业课程体系。构建以电气控制系统的运行维护及技术改造；自动化生产线的组装与调试、维护和维修及电子线路的设计与维修等3大能力培养为主线的课程体系。有专业指导委员会对人才培养目标进行恰当的定位；根据培养目标，设计培养规格；根据培养目标与培养规格制定人才培养方案，人才培养方案拥有科学的理论、实践教学有机整合的模块化课程体系。 根据培养目标、培养规格与培养方案，以校内、校外实习实训基地为载体，采用“任务驱动、实境育人”的人才培养模式，采用“项目引导”、“任务驱动”、“学训交替”等多种工学结合适合职业教育目标的课程组织模式。通过毕业生的社会反馈，毕业生适应本地区社会经济发展的需求。
电气自动化技术课程的设置主要有两种方法，一是在保持原来开设的电气自动化基础课程基础上，将当前通用的电气自动化技术插入到传统技术课程中，如将 PLC技术或变频调速技术穿插到电机控制、接触器/继电器控制等技术中，以解决电气自动化技术课程不足的问题。二是单独开设自动控制原理、传感器、PLC、单片机技术、电力电子技术、变频调速技术、供配电技术、工业网络、组态技术等都课程，由于信息技术和计算机技术在电气自动化领域中的应用日益广泛，要求我们必须改革原有课程体系中陈旧的内容，并根据自动化技术的发展增加新的教学内容。
强调以素质教育为核心的“基础+专业”结构本科人才培养模式，随着教学改革新形势的不断变化而变化。学校制定和修订人才培养计划，要贯彻党的教育方针，遵循高等教育教学基本规律，主动适应社会、经济、文化和科技发展对人才培养的需要。固化学校已经取得的教育教学研究成果，借鉴、吸收外校教学改革的成功经验，体现学校定位和人才培养目标，反映学校办学特色。坚持知识、能力、素质协调发展和综合提高，使学生得到全面发展。坚持整体优化，科学地处理好各教学环节之间的关系；坚持共性与个性的充分结合，因材施教，促进学生个性发展；突出人才培养特色，满足行业发展需求，构建适应未来社会发展以及终身教育需求的知识结构、能力结构及综合素质培养。
1 概述
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
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)10-2395-04
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。
参考文献：
[1]西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子S7-200PLC [M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
[2]廖常初. PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2005.
[3]龚俊,黄锐,戴涛.ACS 550与S7-226PLC自由口通讯[J/OL].[2010-04-17].中国科技论文在线(paper.省略).
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2016.05.024
Exploration on the Development of Electrical Engineering and
Automation Specialty in Local University
JIA Qun
（School of Mechanical and Electrical Engineering， Huai'nan Normal University， Huai'nan， Anhui 232038）
Abstract Local Application-oriented Institutions Oriented open electrical engineering and automation professional must serve the local economic development， to teaching as the center focus on expansion of the engineering practice ability of students， to meet the demand of the professional personnel from the local economy. In place of the normal universities， the transition to engineering and other aspects of the adjustment process， because of its engineering professional foundation is weak， professional accumulation time is short， local colleges and universities need to further integrate various resources， find out for their own development characteristics of students training objectives， requirements， quality requirements.
Key words Electrical Engineering and Automation； engineering practice ability； local economic development
电气工程及其自动化专业是一门特色非常鲜明的应用型工程技术类专业。本专业主要是研究有关于电能的生产、输送、应用、测量、转换和控制等方面的内容。电气工程及其自动化专业适用范围广，毕业生既可以从事于强电领域、又可以从事于弱电控制等领域，也可在国家电力生产行业、国家电网、火电、水电、风电、太阳能等绿色新能源领域工作，对于地方性本科院校在电气工程及其自动化专业的发展上更应注重学生应用性能力的培养。
1 地方院校培养电气工程及其自动化专业的定位
电气工程及其自动化专业是一个归并了多个电类专业的宽口径专业，它以物理学、电子学、电工学、自动控制、计算机、测量技术等原理为基础的一门综合性技术科学。在电气工程学科的历史沿革中一直具有很强的实际应用背景，航天、航空、交通、电力、冶金、化工、电力、石油、食品、生产制造等行业的需求是自动化学科的诞生和发展的主要动力，可以说电气工程专业的应用范围已经涉及到社会生产和发展的各个方面，电气工程学科必然能够为实现国家战略目标和国民经济的跨越式发展发挥巨大的作用。①
随着我国能源利用的结构性调整，未来我国在核能的利用和发展、高铁电气化线路的规划和实施、广大农村的电网改造工程、城镇电网和变电站的优化和升级工程、电动汽车及充电桩电网工程等，这些具有标杆性的国家大项目、大工程的建设和发展上，将对具有高素质、电气技术过硬的电气工程专业毕业生保持旺盛的专业需求。我校申办电气工程及其自动化专业主要考虑到学校所在城市是国家重要的煤炭、电力、化工、能源基地，需要电气工程及其自动化专业及相关强电专业背景的人才，同时安徽省在近些年经济快速发展过程中也需要大量的本专业人才来充实到工业生产的第一线，可以说电气工程及其自动化专业应该和区域经济社会发展需要有较强的吻合度。所以，在电气工程及其自动化的专业建设上应需要厚实基础，有效地进行专业积累，整合各方面的教学资源，专业特色的挖掘，找出适合自身发展的目标，而不能停留在模仿和学习别人，要在别人经验基础上找出适合自己发展的途径，并立足于教学这条生命线，积极根据职场的定位需求，认真合理地找出本专业的定位。②③④
2 电气工程及其自动化专业培养目标分解
关于人才培养模式，教育部原副部长周远清曾作过简明扼要的阐述：所谓人才培养模式，实际上就是人才培养目标、培养规格和基本方式。
教育部《关于深化教学改革，培养适应21世纪需要的高质量人才的意见》也指出：人才培养模式是学校为学生构建知识、能力、素质结构，以及实现这种结构的方式。
在电气工程及其自动化本科专业人才培养方案修订过程中，应遵循教育教学规律，更新教育教学观念，正确处理理论与实践、知识与能力等关系，注意协调统一；进一步优化和整合课程结构体系。⑤⑥ （如表1所示）
3 适合我校电气工程及其自动化专业特点的培养目标和要求
我校是一所地方性、应用型本科高校。学院在升本后这几年的发展过程中，始终本着以“质量立校、人才强校、特色兴校、依法治校”的发展策略，不断地进行改革和创新，并进一步统筹办学规模与质量、统筹师范教育与非师范教育、统筹招生与就业、统筹办学资源与办学效益、统筹师资队伍数量与结构，努力做到规模、结构、质量、效益的协调发展，初步形成具有特色的教学和科研发展工作的新局面。我院明年将面临本科专业评估，这要求我们在抓教学质量的同时必须上规模，只有尽快创造条件进行规模建设，从而降低办学成本，提高办学效益，所以我们考虑整合现有的教学资源，融合其他相关的学科，构成互相交叉，共同发展的学科群，根据人才市场的需求来调控教学模式和培养方向的能力。
突出以教师为主导、学生为主体，加强实践教学环节、创新实践教学的内容，培养应用型、创新型人才为重点，深化教学体系改革，优化课程教学体系及注重教学环节的实效，使电气工程及其自动化专业的教育理念、教学内容、教学方法、教学手段、教学效果以及教学模式，能后适应本阶段培养人才的需求，创造良好的教学情境与教学氛围。贯彻好我校师范性、地方性、应用型的办学定位，人才培养的强弱结合、强电为主。立足淮南，服务周边，面向安徽，辐射全国，为本地区及安徽省内其他地区的电力行业、工矿企业、研发单位、科研院所、技术公司等输送具有宽口径、厚基础、强能力、高素质，优秀的应用型工程技术人才。
培养目标：本专业培养能够掌握电力系统自动化、电机及其控制等工程技术领域基础理论和基本知识，具有电气工程师基本素养，能在电力工程、制造加工、化工生产等行业领域，从事设计制造、研制开发、试验分析、系统运行、自动控制、电力电子技术、生产管理以及电子与计算机技术应用等方面工作的高素质应用型专门人才。
知识要求：掌握高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理等数理知识，掌握电路分析、模拟电子、数字电子等电子技术基础知识；了解电气工程领域的新技术、新方法，掌握电机学、电力系统分析、电力电子技术、自动控制原理、电力系统继电保护等电气工程专业知识。
能力要求：掌握电子技术、电工技术等方面的基本知识和实验技能；具有一定的制图绘图能力、程序设计能力、电子设计能力。具备电力系统工程理论分析、设计能力和应用能力，具有较宽的知识面、较强的适应和发展能力，并具有自主学习的能力。
素质要求：具有强烈的社会责任感和主人翁意识，具有良好的环境保护意识和职业道德；养成良好的体育锻炼和卫生习惯，具有健全的心理和健康的体魄，达到国家规定的大学生体质测试标准要求；了解相近专业及基本的人文社科知识，具备较宽的知识面和一定的社会实践能力；具有良好的从事实际工作的心理准备。
4 以教学为中心的具体措施和初步成效
（1）实验装置潜能的挖掘：随着学校政策倾斜和支持力度加大，应该说近两年来电气工程及其自动化专业实验室建设发展速度很快，购置了很多大型、重型设备，但同时由于实验装置本身具有一定的复杂性，且教师人数偏少，所以今后随着教学任务的开展，我们教研室的主要工作就是要深入挖掘实验装置的潜能，合理安排教学资源，构思好设计性、综合性实验项目等。
（2）教师的应用能力水平需要进一步提高：教师要注重学习、注重知识的更新、注重理论联系实际、做好“双师型”方向的发展，结合好这两年新建的实验装置，充分发挥实验装置的效能及实验项目的延伸。
（3）课程之间内容上的关联性需要深入梳理。专业课程之间在内容上往往会有很多的相关性、关联性，由于任课教师在授课环节上基本上是独立进行的，且根据自身的知识结构在授课内容可能有一定的随意性，这可能会造成学生在上不同的课程时会感觉到有些内容是不同教师重复讲过的内容，这将造成教学效果的下降。所以，针对这一问题应积极开展教学内容、教材内容的梳理，同时规范各门专业课程内容合理的教学范围，以此规避教学内容上的重叠。
我校电气工程专业虽起步迟，但通过多年来不断的工作付出和卓有成效的努力，逐步建立起较为完善的立体化教学体系，并在学校的政策支持下不断地进行实验室硬件建设，形成了具有发电厂电气控制仿真系统、供配电控制系统、电力系统分析平台、电工技术实训平台等较为完备的电气工程方向实验实训教学框架体系，在此基础上本专业学生在西门子、飞思卡尔等全国知名工程类赛事上获得了较优异的（下转第104页）（上接第48页）成绩。
4 结语
总之，做好一个专业需要投入较大精力，地方院校可能更关注生源和招生数量，往往在资源配置上由于专业较多很难集中有效的教学力量来切实有效地应用到电气工程专业发展和建设中。专业方向要有所调整和分析，要紧随国家能源政策的步伐，在课程的开设上力图符合时展的脉搏。
基金资助：淮南师范学院2014年校级教研项目（编号：2014hsjyxm03）基金资助
注释
① 巫付专，王晓雷，付邦胜.电气专业应用型人才培养方案的构建[J].中国电力教育，2010（6）：46-47.
② 赵丽华.电气工程及其自动化专业水电特色实践教学体系探索[J].科教导刊，2014（10）.
③ 艾欣，刘宝柱.华北电力大学电气工程及其自动化专业的建设及发展[C].第四届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集：92-95.
（Pingmei Tianan Xiangshan Mine Co.，Ltd.，Pingdingshan 467000，China）
摘要： 根据矿山实际需要，本文着重讨论了安装井下语音广播系统的必要性，并对井下语音广播系统的设计原理、设计目标、结构组成进行了阐述。论文最后对各个系统的功能和特点分类加以解释说明，并从使用效果上印证了研究成果的可行性。
Abstract： According to the actual needs in mines， this paper focuses on the necessity of installing undergropund voice broadcast system. The design principle， design goal and structure of the system are expounded. Finally， the functions and features of each system are explained by classification， and the feasibility of the research results is confirmed from the use effect.
关键词 ： 语音广播；应用；煤矿
Key words： voice broadcast；application；coal mine
中图分类号：TD655.3文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）25-0022-02
作者简介：李博（1981-），男，河南邓州人，本科，助理工程师，从事机电管理及信息化工作。
0 引言
由于矿山井下生产条件复杂，在遇到突发灾害时，不可能每名井下工作人员附近都有固定电话或人手一部移动通讯工具，因而会造成部分地点的部分人员得不到撤离通知，贻误脱险时机或得不到正确撤离、避险的指挥导致意外情况的发生。香山矿经过多方论证和试验，采用了工业以太环网传输的语音广播系统，该系统集背景音乐播放、安全教育和灾害事故紧急广播等众多功能于一身。突发事件发生、需要紧急撤人时，地面调度指挥中心工作人员能迅速通过设该系统指挥现场人员迅速、有序、安全撤离危险区域。同时，在平时，还可利用该系统在井下各地点播放背景音乐、安全注意事项等，使之又可成为企业有效的宣传工具。
1 实施方案
1.1 设计目的
本方案根据矿井下巷道和采掘工作面分布情况，将其划分为多个区域，通过设计系统之间的相互连接，实现井下各个硐室、架空乘人装置、皮带运输人行巷、采区轨道、掘进头、工作面的语音全覆盖和信息的及时传递。
①在紧急情况下，通过全矿井语音广播系统实现最短时间内的实时播放，使相关区域的工作人员能够根据语音广播内容，及时采取必要措施，确保安全生产和人员安全。
②在正常的生产生活时，通过井下井上对讲通讯，实现信息连接。
③实现与现有的自动化控制系统联动机制，例如：与瓦斯报警系统、人员定位系统实现信息联动传送后，传递效果更好、作用更明显。
④实现播放工作区域的打点语音提示信息。采用语音提示后，传播声音更大、更持续，容易起到提神、警醒的作用，从而为安全生产的顺利进行提供有效保障。
⑤实现对工人正常的安全教育知识的学习。通过井下语音提示系统，将一些有关煤矿安全生产的业务知识、注意事项等进行巡回播放，使井下职工能够在现场接受教育培训。
1.2 广播组成部分
地面部分基本设备有：IBM音频服务，市话接入主机，电话软交换机， 3002网络主机等。
井下部分基本设备有：矿用隔爆兼本安型广播通信主站4台，矿用隔爆兼本安型主音箱12台，矿用本安型副音箱10台，矿用隔爆兼本安型直流稳压电源（副音箱电源）12台，井下防爆电话10部。
1.3 传输方式
井下语音广播系统是一套由地面调度室对井下直接传输音频信号的实时语音工具，基于香山矿井下工业以太环网传输，可以实现调度室对各分区紧急呼叫，与井下音箱进行对话，并可根据系统分配的权限对其权限内的任意一分区或一编组分区进行电话广播。现安装于各水平大巷及主要轨道下山石门，车场及人行车候车处，井下分站音箱区域划分。
1.4 系统拓扑图
利用工业以太环网传输，见图1。
1.5 系统功能
①自动定时播放：可根据需要编制各信道的定时播放节目单，对播放内容、时间、区域等任意编程控制。计算机根据节目单自动定时播放。
②紧急广播：煤矿井下遇到紧急情况时，地面调度中心可对井下所有音箱进行紧急广播，最短时间内通知最多的人员，快速疏散人群，避免人员伤亡和财产损失；对救灾工作起到辅助作用。
③分区广播：可以实现多个区域的独立控制和任意组合，井下不同区域的音箱可以在同一时间内播放不同的内容。
④电话调度：可以对井下音箱进行讲话，并可根据系统分配的权限对其权限内的任意一分区或一编组分区进行电话广播，随时随地可以传达各科室会议指示通知和紧急避险通知。井下任意一部电话均可以实现和井下其他电话的双向通话功能，井下任意一部电话和调度室电话都可以对井下的音箱进行讲话，点对点、分组、分区、全区都可以实现调度讲话。
⑤系统联动：本系统可与瓦斯报警监控、市话网络联动。瓦斯报警主机接收到信号后，服务器自动对相应区域音箱播放预置的音频报警信号；给市话接入主机分配一个电话号码，可自动接听外电，通过授权对整个系统进行广播。
⑥一键实施：软件编程，预置报警信号，紧急情况时可以一键实施预置的报警信号。例如：按1键是瓦斯报警，按2键是火警预案，按3键是水灾预案等。
⑦ 软件功能强大：软件可实现在线监测井下音箱的工作状态；调节音箱音量；对广播内容录音；监听广播内容；更改音箱信息等一系列功能。
⑧远程系统管理：调度室可以对每个分区进行紧急喊话，本系统是基于煤矿井下工业环网传输的，调度中心可以通过HX-3002呼叫调度主机对井下音箱进行讲话，系统实现真正意义上的无人职守，能够通过系统软件实现对整个系统设备进行远程管理与监控。
⑨扩展覆盖区域：采用光转网主音箱将需要覆盖的范围扩展。光缆的带载区域不受限制，能够满足广范围和长距离的铺设。
⑩系统兼容性强：系统能够调度通信系统兼容，也可以单独作为另外一套通信系统使用。具体实施方式为主站通过外挂电话实现。
?輥?輯?訛硬件设备：音箱单独具有百兆网络板，有四个百兆光口与两个百兆电口，网络具有跨路由跨网段功能。能够连续提供两个小时的备用电源。音箱本身含有四个喇叭，音质细腻，扬声器本身具有防水功能。
?輥?輰?訛在线检测功能：可以实施检测每台主站，在软件操作界面可以直观的体现出主站的IP地址、工作状态、工作内容等，提升了系统的可检测性。
?輥?輱?訛供电稳定性：系统具有断电自保功能一旦发生断电，备用电池要保证供电工作2小时以上。
2 应用场合
香山煤矿广播通信系统基于矿井工业以太网，通过综合自动化网络平台传输，做到语音、视频、数据三网合一，语音、视频、数据联动，为井下工人提供音乐与安全知识教育以及紧急情况下的安全疏散撤离通知，提高职工的安全生产意识，丰富职工的文化生活。最主要是在矿井安全出现紧急情况下，可以在调度指挥中心，通过广播系统向井下覆盖地点下达安全指令，从而有效的指导人员的安全撤离。
3 结论
香山矿自2013年建成井下语音广播系统以来，取得了良好效果。该系统在结合传统调度通信系统及现有工作面、皮带沿线扩播话机通讯系统的基础上，采用太环网传输方式，实现了对井下电话网的有效管理和通信。平时，还可以在指定区域播放安全规章、安全措施、注意事项等，增强职工安全意识，实现了井下广播全覆盖。该系统的安装运行，受到职工的普遍好评，其不仅在音乐播放、语音宣传、温馨提示等方面给人以贴心、舒心的良好体验，而且即使在井下遭遇突发性事件时，也可以用最简捷、最快速的途径通知井下作业人员，以便采取紧急疏散或相应安全措施，并实施及时有效的应急救援，为井下作业人员在突况下安全撤离和紧急避险创造了更好条件，使井下工作变得更加安心与放心。
参考文献：
中图分类号：TF341.6;TP273文献标识码：A文章编号：1000-7059(2006)05-00
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．
