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中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0009-01
隨著機電裝備的復雜化，現在的機電設備，不僅體積大，規模大，內部結構復雜，而且其實現的功能非常多，往往需要同時完成若干多項功能，因此對于這一類機電裝備的監測，其監測控制系統也必須具備較為復雜的控制功能。隨著網絡技術和遠程控制技術的發展，逐漸對于大型機電裝備的控制提出了遠程網絡化和無人值守控制的要求，這就要求必須利用網絡控制技術實現對機電裝備的遠程控制和無人值守，因此，必須要對遠程機電控制中的網絡接入技術加以研究，以確定最適宜的遠程網絡接入和遠程控制技術的應用。
1 遠程控制技術發展概述
過去應用最為廣泛的遠程控制技術主要有以下幾種類型。
1.1 集散式遠程控制
集散式遠程控制，是為每一個監控對象，即每一臺機電設備都安裝監測儀表，將所有的監測儀表所采集到的數據全部發送到控制機上，由控制機實現對全部機電設備的集中控制。這種遠程控制模式應用方式簡單，組網成本較低，但是由于全部數據由控制機進行操作，實際上增大了控制機的負擔，導致整個系統的可靠性較低，健壯性較差。
1.2 分布式遠程控制
針對集散式遠程控制模式在實際應用中所出現的問題，逐漸出現了分布式遠程控制代替了過去的集散式遠程控制。分布式遠程控制是將所有被監測的機電設備的相關參數進行采集與監測，分別發送到幾個分站進行集中控制，通過通訊網絡實現分站與主站之間的數據通訊，從而完成主站對各個監測對象的遠程監測與控制。分布式遠程控制的最大優勢就在于客觀上降低了主站控制機的負擔，由各個分站控制機共同分擔，從而在一定程度上提高了系統的可靠性和健壯性。但是分布式遠程控制模式在應用中也存在一定的弊端，那就是組網復雜，組網成本較高，不適宜大規模應用。
1.3 現場總線式遠程控制
現場總線式遠程控制是近幾年新發展起來并得到大規模應用的一種遠程控制模式。這種控制模式能夠根據現場需要被監測的機電設備的具體數據通訊接口分別設計不同的現場通訊總線，從而將集散式遠程控制和分布式遠程控制的優勢集于一身。
2 基于工業以太網的遠程機電控制接入技術探討
2.1 面向工業以太網的網絡接入技術
目前機電設備接入工業以太網有以下幾種技術模式。
（1）通過傳感儀表接入。
機電設備的自動化控制，離不開傳感監測，因此很多機電控制系統都是通過傳感儀表實現狀態監測和數據的采集傳輸，利用傳感儀表的輸出接口，為其配置合適的網絡接入接口，從而實現將機電設備的狀態參數接入工業以太網。
（2）通過數據采集板卡接入。
在一些機電設備的自動化控制系統中，出于數據管理的需求，也會采用數據采集板卡的方式將機電設備接入以太網網絡。將傳感儀表所采集到的數據統一傳輸至數據采集板卡，由數據采集板卡的輸出接口，根據工業以太網的傳輸規范，為其配置合適的網絡通訊接口，例如普通的TCP/IP協議接口，串口轉以太網接口，Modbus-TCP協議接口等等，實現工業以太網對機電設備的網絡遠程化控制。
（3）通過以太網接口模塊接入。
有的機電設備，其數據通訊接口不是標準接口，這個時候就需要為其配置專用的以太網接口模塊，而這種以太網接口模塊并不是標準件，需要針對不同的機電設備的具體接口類型做有針對性的開發設計。但是不管用哪種類型的以太網接口模塊，模塊內部的以太網電路都是一樣的，目前基本上都是采用RTL8019AS以太網通信控制器實現的，再配合雙絞線驅動器和標準的以太網RJ45接口，從而完成由非標準的機電設備接口到標準的以太網通信接口的轉換，實現工業以太網對機電設備的遠程化控制。
2.2 實際應用中需要注意的問題
（1）網絡遲延問題。
工業以太網由于采用的是偵聽發送的機制，因此在進行數據交換傳輸的時候，會不可避免的產生延時的問題，而對于遠程機電控制系統而言，控制的實時性要求非常嚴格，有的機電設備其控制指令甚至要求必須在千分之一秒內完成，因此這就對工業以太網的實時性提出了挑戰。而事實上，工業以太網在實際應用中，也確實暴露出了遲延問題。為此，對于一些實時性要求較高的機電控制系統，必須采用合適的控制策略，比如VPN技術、流量管理策略等等，以提高工業以太網在機電設備自動化控制中的實時性。
（2）數據丟包問題。
由于工業以太網的遲延問題，所以數據丟包問題就不可避免，這也就造成了工業以太網的可靠性問題。對于此，必須要引入網絡數據監管機制，對數據丟包率進行嚴格控制，尤其是對有可能會引發大規模數據丟包的網絡載體和流量載體，必須單獨構建傳輸網絡，以提高工業以太網在機電設備自動化控制中的可靠性。
3 結語
基于工業以太網實現的遠程無人值守自動化控制模式目前已經得到了大規模應用，盡管工業以太網在數據通訊的實時性方面有待突破，但是就目前的技術應用而言，工業以太網應用于工礦自動化控制是完全可行可靠的。本論文在對比分析了目前幾種主流的遠程控制技術的基礎上，重點探討了基于工業以太網實現的遠程機電控制中的網絡接入技術，詳細探討了接口技術在實際中的應用，對于進一步提高機電自動化控制的遠程化、網絡化、信息化水平具有很好的指導借鑒意義。當然，要實現將工業以太網完全取代現有的現場總線技術還有很長的一段路要走，其中需要攻克很多技術難關，這有待于廣大網絡通信技術人員的共同努力，才能夠最終實現工業以太網在工礦自動化控制領域的大規模應用。
參考文獻
文獻標識碼：A中圖分類號：TM621文章編號：1009-2374（2016）09-0082-02
1概述
社會的發展越來越快，社會的經濟水平也越來越高。在生活水平提高之后，越來越多的人們逐漸開始重視其生活質量的問題。電能是人們生活、發展過程中必不可少的資源，電量的增多可以保障日常生活、工作的穩定。然而我國的發電結構還處于以火力發電為主的層面，而火力發電則會使用大量的煤炭資源。煤炭資源屬于不可再生資源的一種，長期、大量的消耗最終會導致煤炭資源的稀缺，不利于我國的長久發展。不僅如此，大量的燃燒煤炭也會造成空氣的污染。為此我國逐漸把可持續發展問題作為當前的發展重點來看待，尤其是節能減排工作。節能減排不僅可以有效地節約資源，同時也可以減少因廢氣的排放而造成的環境污染。隨著科學技術的不斷發展，電廠不僅僅依靠手工操作進行生產，進而轉向了利用自動化技術進行生產。這也大大提高了電廠的工作效率，從而為節能減排起到了推動作用。
2運用自動化技術實現節能減排的相關理念
2.1運用自動化產品實現節能減排
為了逐步實現節能減排的目標，一些電廠開始運用自動化產品作為輔助工具。如電廠利用微電腦系統進行控制以及使用軟啟動等技術，從而在一定程度上可以依靠自動化產品使節能減排成為可能。一些自動化產品的使用，使得電廠在控制方面的精準度有所提升。在對電廠的運行功率以及運行負載進行嚴格的控制之后，耗電量以及耗費的能源逐漸減少，因此，使用自動化產品可以有效地幫助電廠實現節能減排。
2.2運用自動化系統實現節能減排
除了運用自動化產品實現節能減排之外，也可以利用自動化系統使節能減排成為可能，比如運用調度自動化以及管理自動化等，在提高企業經濟效益的同時，也能有效地控制資源以及能源的投入量問題。依靠節能系統實現對電廠投入的控制，從而使電廠節約成本，并且節約各種資源，進而促進節能減排工作的順利實現。
3電廠節能減排中自動化技術的應用
3.1實現自動化系統的一體化進程
目前，電廠的自動化系統由三層結構構成，即過程控制、制造執行以及經營規劃三層。為了有效地實現節能減排，除了運用先進的技術、設備之外，還要利用先進的自動化系統。通過系統的控制，進而實現操作以及調度等方面的優化。我國有六種耗能較多的工礦企業：有色、冶金、建材、電力、造紙以及化工。這些工礦企業不僅耗費大量的能源、資源，也會對環境造成嚴重的污染。為此，就需要對其重點的能耗設備進行節能控制，減少能源的消耗，同時對其重點污染源進行污染治理，因此，逐漸完善控制裝置并進行系統的及時優化勢在必行。通過各種系統和先進設備的共同作用，對能源的除塵、脫硫等流程進行嚴格控制。同時對各種易產生污染的環節進行優化處理，從而使燃燒技術更為優化，使能源消耗與污染物的排放降至最低，進而實現電廠的節能減排工作。
3.2節能自動化產品的研制和技術的開發
由于科學技術的不斷進步，電廠也逐漸實現手工控制操作向自動化控制的方向發展。同時，實現了自動化控制之后，也使電能生產的方式更加優化、合理，使得電能的生產效率也實現了逐步提升。目前，電廠的自動化技術一般都是運用變送器對計算機系統以及大屏幕的監視器、現場總線等進行控制。雖然國家及電廠正在加大力度實現發電結構的轉型，但是在我國的電力規劃中指出，即使到2030年，我國電廠發電結構依然是以火力發電為主。而預計4年后，我國的裝機容量便可多達14億千瓦，其中火力發電所占的比重就多達10億左右。因此，在以火力為主的發電結構模式下，節能減排工作更是困難重重，要及時需找新的方法，加快節能自動化產品和自動化技術的研發。首先可以尋找新的自動化節能方法，可以不斷引進外國先進的節能技術，再與我國先進的技術相結合，實現無觸點調壓、穩壓等；其次，采用移相控制技術以及電子安全保護技術等方法及時地對發電機的輸出功率進行調整和改變，加強微電腦對電廠的控制管理，不斷提高電機的工作效率，使能耗逐漸降低，從而達到節約資源的目的；最后，可以加快研制新的自動化產品和自動化技術，使可再生及不可再生資源的儲能效率及生產效率等都獲得較大程度的提高。
3.3結合信息管理進行節能減排
在電廠使用自動化技術進行控制的早期，一般都是單純地對控制系統方面的單輸出和單輸入情況進行分析整理，之后再對其進行人工繪圖。而這種操作方法一般都會存在很大的誤差，且工作效率低。由于電廠對于信息管理的重視不夠，導致自動化技術與管理信息化程度嚴重不匹配。為了改變這一局面，就要重視二者的協調發展，從而提高系統統計數據的準確性，也使自動控制的實用性更強，使操作更為簡單、方便。
4成功運用自動化技術進行節能減排的表現
4.1變頻技術的應用
電廠使用變頻技術能有效地控制節能減排。在電廠的運行過程中，一般會利用煤、燃氣或是油等資源進行發電，因此，就會有很多浪費現象從中產生。煤、燃氣以及油等資源的消耗使我國能源的投入量大大提高。而在電廠實際發電的過程中，對于能源的消耗也很大，以致節能減排難以實現，使用變頻技術可以有效降低能源消耗。變頻調節器的使用也會在很大程度上降低燃料的消耗量，從而根據電廠的實際情況對能源投入進行調節和控制。與此同時，變頻調節器的使用也可以優化鍋爐的運行狀態，控制燃料在燃燒時的風量。變頻技術的應用可以幫助電廠解決能源消耗以及資源浪費等問題，逐漸實現電廠的節能減排、降低消耗，從而獲得更多的經濟收益。
4.2運用現場總線技術
運用現場總線技術可以幫助電廠順利實現節能減排。隨著經濟的不斷發展，電廠總線布置涉及的范圍也越來越廣。現場總線技術與傳統的技術相比具有比較明顯的優勢：一是可以使硬件設備的應用數量有所降低。現場總線技術一般采用的是計算機控制，同時利用PC，使得硬件設施的需求量大為減少，并且其控制站的面積也可以因此大大縮減；二是從安裝方面來講，現場總線操作起來更為簡捷、方便。在現場總線的其中一條線路上可以進行多個設備的接入，從而為電廠節約了更多的資金。同時，應用現場總線技術也在一定程度上可以解放人力。由于其工作量小，相對的，電廠對于人力、物力方面的投入也會相對減少。
4.3碳素焙燒控制技術
利用碳素焙燒技術進行生產時，焙燒可以影響生產的各個方面，如對環保產生影響、對能耗產生影響、對成品的品質和成品的壽命造成影響等。然而碳素焙燒技術在生產過程中具有多道工藝，因此，對于環境造成的影響也極其惡劣。但是由于長時間缺乏控制，所以其相對的能耗也比較大且污染嚴重。目前，針對這一情況已經研發出專門控制碳素焙燒的技術，在電廠的投入使用中，不僅為電廠節約了大量的能源，也減少了對于環境造成嚴重污染的污染物的排放，同時為電廠帶來了巨大的經濟效益，使得節能減排工作逐漸成為現實。
5電廠節能減排中自動化技術的發展方向
5.1走可持續發展之路
電廠在節能減排過程中運用自動化技術可以促進電廠實現高水平、高質量的發展。在利用自動化技術的同時，能夠有效實現電廠的可持續發展。自動化技術使節能減排成為可能。在降低能源消耗、減少對環境的污染的同時，不僅為國家節約了大量資源、能源，也逐漸促使國家向環境友好型方向發展。
5.2促進自動化技術的規?；l展
自動化技術的運用是符合時展潮流的，而且在電廠的實際應用中，不僅節約成本、降低消耗、保證環境質量，同時也增加了企業的經濟效益。利用自動化技術，可以實現利用小型系統就可以實現大規模節能減排的效果，因此，要促進自動化技術向規?；较虬l展。擴大自動化技術的應用范圍之后，可以實現更大規模的節能減排目標。在全國各個領域、各大工礦企業推廣自動化技術，從而實現全方位的節能減排工作。
5.3深化自動化技術的應用
目前，自動化技術主要應用于電廠的節能減排工作上，所以要不斷深化自動化技術的應用，使自動化技術在安全控制方面的應用力度不斷加強，從而使節能減排工作水平的安全性能不斷提高。減少自動化技術的安全隱患，從而提升其應用效益，不斷滿足電廠在節能減排方面的需求。
6結語
我國電廠的發展為我國提供了大量生活必須的電能，有助于社會的安全與穩定。然而在實際的生產發展過程中，電廠的正常運行需投入大量的能源、資金，同時，能源、燃料的燃燒也給環境帶來了巨大的危害。由于煤等能源屬于不可再生資源，如果大量使用，子孫后代將無這種資源的福祉可享。為此，我國的發展不能只建立在眼前利益之上，而應更多地考慮長遠利益的發展。與此同時對于環境的污染也成為世界各國廣泛關注的焦點，因此一定要重視節能減排工作的落實。為此，電廠引進先進的自動化技術，在一定程度上降低了能源的消耗和污染物的排放，也促進了電力生產事業的發展。
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中圖分類號：TD823.7 文獻標識碼：A 文章編號：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臺礦1968年10月投產，現生產能力195萬t/年。經過40多年高強度開采，剩余可采儲量越來越少，截至2008年底，邢臺礦剩余可采儲量僅2327.9萬t，而礦區范圍內的村莊及工業廣場建筑物、斷層、沖積層下卻壓有5823萬t煤炭資源，嚴重影響著礦井的后續發展，以及周邊環境的和諧穩定。
2008年，邢臺礦與中國礦業大學合作，試驗研發了“建筑物下綜合機械化充填采煤技術”，即將地面矸石與粉煤灰等廢棄物通過投料鉆孔投放到井下，采用膠帶輸送機運送到工作面的采空區，通過自夯式充填開采液壓支架、充填開采輸送機等配套設備實現對采空區充填，以控制地表變形。截止目前，通過對7606以及7608充填體壓力監測實測效果顯示，充填開采充填體對頂板的下沉起到了一定的控制作用，取得了較好的技術經濟效果。為進一步提高充填質量，保證充填效果，以及工程質量的要求，礦研究決定在充填的基礎上，在架后充填區域進行注漿補強。根據現有充填的實際情況，水文地質條件、工程要求、原材料供應及施工成本等綜合因素考慮，礦決定選擇采用注粉煤灰、水泥漿以及高水材料對較松散充填體進行加固。使用高壓注漿泵將漿液壓注到充填體后，可以有效地把松散的矸石粉煤灰充填體粘合為一個整體。從而提高了松散充填體的完整性和密實度，增大了其承載能力，更進一步實現了對頂板和兩幫以及地表變形的有效控制。該項目的成功實施，為建筑物下綜合機械化充填開采有效控制巖層移動和地表沉陷提供了一條新的技術途徑。
1 注漿材料的選擇
因為漿液需要通過管道進行較長距離的輸送才能到達工作面充填區域，所以經過多方面因素的綜合考慮，所以我們對注漿材料要求應該是：黏度低，流動性及擴散性和可注性好，這樣的注漿材料才能快速均勻進入充填體細小裂隙內，對環境無污染，對設備管路無腐蝕性，材料來源廣泛，價格便宜，注漿工藝簡單，漿液配制方便。因此，選擇一種合適的漿液，使施工既有效又經濟是我們考慮的首要問題。我們通過對地質地層條件，水文地質條件，工程要求，原材料供應及施工成本等多方面因素的分析和考慮，礦決定選擇采用注粉煤灰、水泥漿以及高水材料對較松散充填體進行注漿加固，以進一步提高充填體強度。
2 注漿管的埋設與規格
注漿管預先在充填支架后埋設，吊在充填運輸機里面的頂網上，從運料巷或溜子道接出，與漿液輸送管路接通。根據架后充填區域的實際情況，埋設的注漿管路采用3寸的金屬管，能承受一定程度上的壓力而保持不變形，管上布置直徑20 mm的花眼，眼間距200～300 mm，五花布置，便于漿液快速均勻的擴散到充填體的細小裂隙內。管路之間用卡箍連接牢固密實。每當工作面推進15 m時，從機頭或機尾埋設一趟注漿管，邁步交叉埋設。詳見圖1。
3 技術要求
為了杜絕工作面機尾一出水就停止注漿的弊端，必須加大工作面機尾的排水能力，再加一臺大功率排水泵及配套排水管路，24 h連續注漿，停泵標準為（壓力積聚增加、充填體出渾水）。同時為了防止漿液輸送堵管事故的發生，通風科必須做到注漿加固系統和注漿防滅火系統能夠快速轉換；通風科在三軌道破頭安設泄漿三通并考慮上自動卸壓裝置；施工單位在7608注漿管路上也安設泄漿三通，當發生管路堵塞事故時，能快速在相關地點打開三通泄漿泄壓，以保證管路的暢通。
4 工作內容及分工
4.1 技術科
技術科負責注漿主要參數（濃度、壓力、流量以及布管）的制定及搜集整理，對注漿工藝及時調整，并在兩巷注漿期間安排技術人員跟班監督注漿情況。
4.2 調度室
調度室須及時準確掌握注漿進展，及時協調解決注漿過程中管路、閥蘭及各單位協調，督促相關單位配合保障。
4.3 通風科
通風科注漿組20日內與中礦聯系完善漿液濃度自動化控制系統，在注漿過程中，必須保證和控制粉煤灰的濃度，不能超過55%，在注漿站輸漿管口安設壓力表；嚴格按技術科要求開始、停止注漿工作。
4.4 地測科鉆機組
鉆機組必須盡快熟悉雙液注漿泵的使用方法，保證高水材料A、B兩種漿液在機尾混合進入充填空間，并杜絕堵管事故；兩單位每班必須由完整的注漿記錄，并及時報技術科、調度室。
4.5 生產單位
生產單位必須加大工作面機尾的排水能力，杜絕機尾一出水就停止注漿，必須放專人（副班長以上）盯著井下注漿點的流量表與壓力表，做好當班記錄，現場交接班；當達到必須停泵標準時，及時電話聯系地面注漿站停泵；如發生異常情況，及時向相關領導匯報并做好詳細的記錄，按技術科設計要求及時鋪設兩巷注漿管路，并及時外運和改管，且負責流量計和壓力表的完好、準確。
5 注漿管路堵塞處理應急預案
當井下注漿壓力表出現壓力急聚上升等堵管征兆時，生產單位觀測人員首先通知井上注漿站，停止投料；再通知調度室、突擊小組。當調度室接到堵管事故后，立即通知值班領導、注漿管防堵指揮部并由總指揮組織搶修疏通管路。接到通知后，指揮部所有成員必須在20 min內到達礦調度室并由指揮部主任介紹事故情況；指揮搶修管路工作。突擊小組當接到井上注漿站停泵通知時，可直接組織小組成員到注漿管路的指定位置（三軌道破頭、7608工作面）開啟泄漿三通。由領導小組安排相關人員查明堵管原因，采取相應措施直至管路暢通。如圖2所示。
6 注漿統計及效果
從2010年4月12日截止到8月末，7608充填工作面風巷、溜子道各埋設12根管路，累計注水泥漿141 t，注粉煤灰15844 m3，注高水144 t。
根據7608充填工作面充填體實測監測數據記錄顯示，由于工作面對充填體注水泥漿和粉煤灰加固作用，得出結論：注漿后周期來壓步距比注漿前明顯有所延長，分析認為，注漿材料對頂板起到了抑制作用。注漿之前來壓周期平均為37.1 m，注漿后來壓步距增為41 m，周期來壓步距同比延長了10%?？梢姡瑢芎蟪涮顓^域采用注漿補強，明顯改善了充填工作面的壓力顯現，加強了充填工作面頂板的變形控制。
下表為8月份7608工作面注漿統計數據（如表1）。
通過我礦技術人員和施工單位的共同努力，成功的實施了充填體的注漿補強。該技術有效的解決了充填體存在的充填不接頂，不均勻，強度低，充填體養護齡期長，整體性差等技術性難題，進一步的提高了充填體的密實度和強度，實現了對頂板和兩幫變形以及地表沉陷的控制。粉煤灰作為井下注漿材料，可大大減少地面粉煤灰的排放量，降低了對環境的污染和排放費用。該技術的使用在我國尚屬首次，經濟效益和社會效益十分顯著。
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中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）21-0014-02
河南理工大學（以下簡稱“我?！保┑摹白詣涌刂葡到y”課程經過30多年的教學改革和發展，取得了突出成果，于2008年評為國家級精品課程。近幾年來，本課程教學組在整合原有資源的基礎上，在師資建設、教學手段、實踐環節、考試方式等方面進行了改革和實踐，進一步加強精品課程建設，獲得了課程教師和學習該課程的學生的肯定和一致好評。
一、課程教材建設
教材的選取和教材建設是決定教學質量的關鍵因素之一，它直接影響著教學內容與學生知識結構的合理性與科學性。[1]
我?！白詣涌刂葡到y”課程始于1972年，是國內較早開設該課程的高校之一。在教材的建設上共進行了6次修編和選取。隨著電力電子技術、計算機技術的發展，交流電力拖動控制技術取得了突破性進展，一些先進的控制理論和方法在交流電力拖動系統中得以實現。從1996年起為適應國家教育部“面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃”的要求，將課程內容進行拓展，并結合我校與煤礦結合緊密的特點，增加交流調速控制學時，引入VC、DTC等先進控制策略的相關知識，以適應自動化專業人才培養的需要。2004年，根據我校特點的需要，再次對以往使用教材進行了修編，出版了“十五”國家級規劃教材“自動控制系統”。根據課程發展的需要，今年再次對教材進行修訂，進一步增加了交流調速內容在課程中的比重和課時。
二、教學方法建設
“自動控制系統”具有綜合性強的特點，這門課程涉及的領域廣泛，是電機學、電力拖動自動控制原理、微型計算機控制技術以及電力電子技術等多門課程的綜合和升華，也是與工程實際接合非常緊密的一門專業課程。[2]在講授課程的過程中，主要從以下幾個方面著手：
1.培養學生的學習興趣
“自動控制系統”課程是一門綜合性和實踐性很強的課程，培養學生對該課程的學習興趣尤為重要。課程教學中始終貫穿課程內容的實用性是激發學生學習興趣的關鍵所在。例如在課程開始就給學生先舉一些很有吸引力的、多個領域的交直流調速系統應用實例，例如電力機車的啟動、調速、停止過程和龍門刨床切削工件的過程，讓學生直觀形象地了解到本門課程在實際中的具體應用及重要地位，增加學生對電機調速系統的感性認識，通過這些例子用“調速”兩個字來概括本課程的學習內容，讓學生了解本課程的學習目的。然后從19世紀開始談交直流的發展歷史，比較交直流調速的優缺點進而讓學生認識到交直流調速的發展趨勢，使學生對本課程有一個宏觀概念上的了解，清楚本課程的重要性，培養學生對本課程的學習興趣。
2.鼓勵學生自學、主講，調動學生學習的積極性
課堂教學過程中，對于較難的章節可以以教師主講形式進行，在本節課結束后，把本節課講到的調速系統的缺點總結出來，提到下節課的調速方式可以解決存在的問題，讓學生在課前自學，預先提醒下節課可以由學生來講。在下節課時請學生來主講，根據學生的理解，針對關鍵問題，回顧所學內容，對學習過的內容進行敘述，交流自己掌握的知識及學習體會。教師在聽取學生講課和回答問題的過程中，可以摸清學生對知識點的理解和掌握程度，對其中的錯誤概念和理解及時給予指導、糾正。在課程內容的講授中，以控制方法作為主線，貫穿課程始終。按提出問題、分析問題、解決問題的方式，循序漸進、由淺入深地組織研討型教學，充分調動學生的學習積極性。
3.精心選擇教學內容，適當補充新的知識點
教學過程中應根據本課程的特點，使教學內容與該領域的先進技術同步，激發學生的學習興趣。隨著電力電子技術與自動控制技術的進步，應逐步增加交流調速的教學內容，減少直流調速的內容。其次，由于自動控制系統課程的講授內容較多，要根據不同專業分配的課時合理選擇講授的內容，處理好教學內容和教學專業、教學課時之間的矛盾，做到由簡入繁，重點突出。
另外還可以適當引入和教材理論相關的生產實踐的例子。例如在交流調速部分很多教材只介紹變頻器的算法，很少提及變頻器的應用。作為以培養應用型人才為目標的本科院校，應在教學過程中適當介紹幾種當前比較先進的變頻器的參數設置和使用場合，如ABB、SIEMENS等的應用實例，有利于培養學生的解決實際問題能力。
4.適當使用多媒體教學
改革傳統的“黑板+粉筆”的教學方式，引入多媒體教學是目前在高校教學中普遍采用的一種教學手段。[3]但是過多地使用多媒體教學會限制學生的想象力，不利于學生創造性思維的發展，也缺少教學過程中的靈活性和同步性，同時也不利于教師主導課堂教學。[4]因此在自動控制系統的教學過程中，教師首先要合理規劃好哪些章節使用多媒體課件教學，對于使用多媒體教學的章節一定要按照自己的思路對課件進行整理或自己制作課件。
一般來講對于內容枯燥而要提高學生學習興趣或圖形較多的章節內容可以用多媒體教學，比如緒論、電樞可逆有環流調速系統制動過程分析等章節推薦使用多媒體講解，使用多媒體講解時也可以加上適當的板書。對常規內容、公式原理的推導等用板書完全可以滿足教學要求。
5.加強實踐環節教學
通過實踐或實驗環節可以加強學生對課本所學內容的理解。教學過程中注重課堂教學與課外創新實踐活動相結合，在課堂上鼓勵學生積極思考、提問和回答問題；在實驗課將理論驗證與綜合設計、自主創新結合起來，給學生更多發揮個人創造力的機會；在課外積極鼓勵、指導學生參加學?！按髮W生科技創新基地”的科技活動，通過此類活動反過來促進課堂教學，學生的創新實踐能力得到加強。鼓勵學生參加一些自動控制系統設計開發類的比賽和項目。近幾年，我校學生參加飛思卡爾汽車大賽的熱情不斷高漲，在全國大賽上也取得了較好的名次。學有余力的同學也參加了自動化研究所教師承擔的一些科研項目，在實踐中得到了鍛煉。
6.引入MATLAB進行輔助教學
利用MATLAB仿真工具設計自動控制輔助教學軟件，通過Simulink生動再現了系統的動態響應過程，化解難點，同時增強學生探究式學習的興趣。MATLAB軟件可以搭建虛擬系統，實現系統的仿真任務，把這個軟件引入到教學活動中，已經被越來越多的老師所采用。例如在講授轉速、電流雙閉環直流調速系統的動態特性分析時，在MATLAB/SIMULINK環境下根據具體的系統參數設計該雙閉環調速系統，仿真觀察其動態特性，改變各調節器參數，由虛擬示波器得到不同的曲線，分析仿真結果，使學生直觀地認識到所研究的雙閉環系統的特點。在課程設計過程中，可以鼓勵學生使用MATLAB軟件對設計的系統進行仿真驗證，克服了傳統教學中枯燥、抽象、難以理解等弊端，達到良好的教學效果。
7.作業和考試方式上的改革
靈活布置和批改作業，提高教學效果。在課程教學中，根據重點、難點內容并結合實際調速系統發展現狀與趨勢，適當布置一些具有實踐性、挑戰性的作業，以啟迪學生的創新思維能力，進一步拓展知識、開闊思路。此外，還布置學生撰寫科技論文，培養學生查閱文獻、分析歸納資料、書寫論文、進行初步科學研究的意識和能力。
靈活運用多種考核形式，綜合評定課程學習成績?？荚囆问接校阂钥荚嚍橹?，在課程網站上公布考試題目的類型，正確引導學生的復習方法和內容，強調考查學生運用知識分析問題，綜合解決問題的能力，變單純考核記憶能力的考試方式為重能力、求創新的考試方式?？荚囶}目上有30分左右的英文題目，要求學生用英語作答，加強本課程的雙語教學力度。對學生實驗、課堂發言與科技論文寫作考慮權重加權求和，給出課程的綜合評價。
三、課程教學的預備和輔助工作建設
加強課程教學的師資隊伍、網絡教學環境和實踐性教學準備工作屬于課程教學的預備和輔助工作建設，為課程教學提供強有力的保障。
1.課程教學團隊的建設
自動控制系統課程的一個特點是實踐性強。任課教師的科研與工程實踐方面的經驗與能力對教學過程和教學效果的影響至關重要。由于課程的內容大量涉及到工程實際，而大多數新教師的學習經歷都是從學校到學校，沒有現場實際工作經驗，缺少實際系統設計、安裝調試經驗，理論教學和實際脫節，對課程內容的理解深度受到限制，從而影響實際的教學效果。[5]近幾年，課題組加強對教師的實踐能力培養，提高教師自身的科研素質，提高對新技術的敏感性。具體的做法有：選擇合適的工礦企業，派教師到這些單位參與生產和產品研發，掌握實際中應用的最先進技術，提高教師的工程實踐能力和科研能力；鼓勵新教師申請、主持或參與橫向項目；聘請在工礦企業有工作經歷的具有豐富實踐經驗的高級職稱人員兼職教師進行授課，指導學生進行工程實踐。通過教學團隊建設，教師互通有無，帶動整個教學團隊的教學、科研、工程實踐能力的提高。
2.網絡教學環境建設
為適應教學網絡化和信息化的發展趨勢，先后投入大量資金和人力，依托國家級、省級精品課程建設及重點學科建設，建設了“自動控制系統”精品課程教學網站。在網站原有內容的基礎上，不斷吸納校內、校外以及國外專家、同行、學生在利用精品課程資源學習過程中提出的意見和建議，來優化精品課程建設方案，從而調整和補充精品課程的教學內容，促進精品課程建設者與使用者的互動。[6]目前正在以虛擬仿真實驗、遠程監控和直流控制電路板制作三個實踐性環節作為整個教學系統實踐部分的核心開發網上遠程實驗系統平臺，為學生進行綜合實驗提供了良好的網絡學習環境。
3.實踐性教學環境建設
自動控制系統的另一個特點是通用性強。課程內容不是專門針對某一種專門控制系統的工程技術，而是適用于很多控制系統和裝置。以國家級實驗教學示范中心“電工電子實驗中心”和電力電子與自動控制系統實驗中心作為依托，構建了“自動控制系統”實驗教學新體系，建立了“立體化”實踐教學模式；形成了“主導、自主、開放、創新”的實驗教學理念；建成了能夠進行“驗證、設計、研究、創新等實驗以及學生競賽、科研活動等一條龍”的實踐教學平臺。自行研制設計開發了多功能調試平臺、微控制器開發系統、機器人控制、三級倒立擺等實驗教學設備，為培養學生的理論聯系實際和系統綜合設計能力創造了良好的條件。我校國家級電工電子教學示范中心和電力電子與自動控制系統實驗室是開放實驗室，全天候開放，為“自動控制系統”課程相關實驗的開設提供了充分的保障。
在實踐教學方面，根據實際科研中的經驗，把大型項目分解成若干個子項目，給學生創設具有思考性、創新性的問題，培養學生的創新思維、創新意識，做到以科研促教學；在日常的教學活動中，注重把新技術、新成果引入課堂教學，鼓勵優秀的學生參加教師的科研項目，使教學和科研有機地結合起來，激發學生科學研究的意識，培養學生的創新意識和創新能力。
四、結語
根據自動控制系統課程的特點，結合本校培養人才社會服務對象的實際，自動控制系統精品課程課題組進行教學內容的精練、教學手段的豐富和教學實踐的完善，從學科特色、教學理念、教學內容及教學方式等方面入手，充分利用多媒體及網絡技術的普及性及便利性，加強了精品課程建設。在本精品課程的示范和激勵下，電氣工程及其自動化專業的主干課程“供電技術”在2010年成果申報為國家級精品課程，自動化專業的主干課程“電力電子技術”“自動控制原理”課程也相繼建設成為了省校級精品課程，[7]從而推動了自動化和電氣工程及其自動化專業及學科的整個課程體系的發展，提高了電氣工程與自動化學院各個專業的教育教學的質量，為高校培養高質量、高素質人才提供了強有力的保障。
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1.前言
隨著我國煤炭生產的不斷發展，礦井運輸已趨于皮帶化、高速化，大運量的皮帶運輸機已經成為我國礦井運輸的主要工具。如何安全[1]、可靠地實現對皮帶堆煤事故的檢測，對于保障煤礦安全生產具有重要的意義。
目前大多采用堆煤傳感器對膠帶輸送機進行保護，現有的堆煤傳感器[2][3]可大致分為3類：
（1）基于行程開關的堆煤傳感器；
（2）基于水銀開關或煤油開關的堆煤傳感器；
（3）基于電極式原理的堆煤傳感器。
由于以上三類傳感器都是基于碰觸檢測方式來實現皮帶堆煤檢測，當有大的煤塊經過，或是有工人誤碰觸時容易發生誤報警現象?，F有的堆煤傳感器有以下不足之處：
（1）由于煤礦環境復雜，行程開關的堆煤傳感器易受煤塵濕氣等外部環境影響常常不能及時準確報警，其耐用性、靈敏度、可靠性都不十分理想；
（2）水銀開關或煤油開關的堆煤傳感器無法實現全方位的高精度的測量，自身抗干擾能力較差；
（3）電極式堆煤傳感器需要定期清理電極座過多的煤，尤其是噴水后應將煤塵和水擦干凈，維護頻率高，此外電極式傳感器的準確率和誤報率還與煤的干濕度有很大關系；
（4）使用接觸式傳感器，存在機械磨損同時煤塊與傳感器摩擦容易產生火花，影響安全生產；
（5）監測不具可視化，監控者只能看到一些數字化指標，檢測效果差。
為了有效果地解決以上幾個方面的問題，本文提出采用非接觸式的視頻圖像處理方法來實現礦井皮帶堆煤狀態的檢測。
2.皮帶堆煤檢測圖像識別原理
2.1 識別原理
本文嘗試將圖像識別技術引入到煤礦井下皮帶堆煤檢測裝置中。由于皮帶頭落煤點發生堆煤事故時，在皮帶頭落煤點會有大量的煤塊發生堆積，此時落煤點處圖像會發生顯著的變化。因此可在皮帶頭落煤處斜上方合適位置安裝礦用攝像機，利用皮帶頭堆煤事故發生前后的圖像特征變換進行實時監控。當在預先設定區域內原本穩定無變化的圖像中出現了變化，即最新采集到的一幀圖像與背景圖像差分后發現有不同處，如出現了煤塊堆積影像，就可判定為皮帶頭落煤處發生堆煤事故。此時軟件系統會控制硬件做出相應反應，報警或直接將皮帶機斷電停機。
由于煤礦井下運輸巷的環境較惡劣，光線較昏暗，礦用攝像機采用低照度長壽命CCD攝像機，攝像機的安裝地點要兼顧實用性?；谝陨?個原則，在皮帶頭落煤點上方合適位置安裝礦用攝像機。攝像機的安裝方式如圖1所示。將礦用攝像機對準皮帶頭落煤點處進行拍攝，一旦有皮帶堆煤事故發生，在攝像機監控圖像預先設定的區域內就會得到與正常情況下不同的圖像。圖像傳到計算機以后，經過圖像分析軟件的識別，發出皮帶堆煤警報。
圖1 皮帶堆煤檢測攝像機安裝方式
2.2 堆煤圖像識別算法研究
背景差分法是最為常用的運動目標檢測和分割方法之一[4][5]，背景差分的基本原理就是利用兩幀圖像之間的差來判斷物體的出現和運動，背景差分法用序列中的每一幀與一個固定的靜止參考幀（不存在任何運動物體）做圖像差，這種方法的優點是位置精確速度快，滿足實時處理的要求，因為它只需要獲取當前的一幅圖像。背景差分方法檢測效果的好壞在很大程度上依賴于背景圖像的質量。閾值的選擇相當關鍵，選擇過低不足以抑制圖像中的噪聲，過高則忽略了圖像中有用的變化。對于比較大的、顏色一致的運動目標，有可能在目標內部產生空洞，無法完整地提取運動目標。
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礎和核心環節。采用背景差分的方法對運動目標進行檢測，首先要建立穩定清晰的背景，再用攝像機獲取的當前圖像和背景圖像進行差分運算。并對差分圖像進行區域分割，提取出運動區域。
背景估計有很多方法，研究人員已提出了許多背景建模算法，但總的來講可以概括為非回歸遞推和回歸遞推兩類。非回歸背景建模算法是動態的利用從某一時刻開始到當前一段時間內存儲的新近觀測數據作為樣本來進行背景建模。非回歸背景建模方法有最簡單的幀間差分、中值濾波方法等?；貧w算法在背景估計中無需維持保存背景估計幀的緩沖區，它們是通過回歸的方式基于輸入的每一幀圖像來更新某個時刻的背景模型。這類方法包括廣泛應用的線性卡爾曼濾波法、Stauffe與Grimson提出的混合高斯模型等。本系統采用效果較好且效率相對較高的均值法，即任意像素點的背景信息由序列圖像中對應像素點顏色的均值來確定，如式（1）所示：
（1）
Ik（i，j）表示第k幀圖像，B（i，j）表示背景圖像。由于煤礦井下光照較為恒定，因此一般選取前一百幀靜態畫面的圖像，取平均后作為背景模型圖像。
2.2.2 運動團塊的提取
根據運動物體和場景中的靜止背景在亮度、色度上的不同，將圖像序列的每一幀圖像與背景圖像作差，然后二值化，就可以得到每一幀的運動點團：圖像中的一個像素，如果它與背景圖像對應像素的距離大于一個閾值，則認為它是前景，輸出1，否則為背景，輸出0。最后得到的二值圖像就是運動團塊圖像。
圖2 運動團塊提取流程圖
圖3 背景相差二值化結果圖
兩幀圖像的差是指兩幀中對應像素矢量的距離。常用的矢量距離是歐氏距離和馬氏距離，本文采用歐氏距離運動團塊提取的方法。
歐氏距離提取運動點團的具體算法如下：
（1）設背景圖像是B（x，y）
（2）遍歷當前幀的每一個像素（x，y）
如果：
（2）
則：輸出G（x，y）=1，否則：G（x，y）=0
（3）G（x，y）就是當前幀的運動點團圖像。
2.2.3 閾值選取技術
對于不同光線背景下的差分圖像，用固定的閾值T去進行二值化處理顯然不能對每一幀圖像都達到很好的效果。希望得到的閾值不僅可以將目標從背景中分離出來，而且要能根據不同的圖像來智能地選取。在此我們采用Otus閾值化技術[7]，以簡化閾值的選取OTS方法的基本思想是：選取的最佳閾值T應該使得不同類間的分離性最好。
對于灰度級為0～255，M×N的一幅圖像，記f（i，j）為圖像點（i，j）處的灰度值。
Otus法具步驟：
（1）計算圖像的直方圖統計結果，得到灰度值為k的頻率PHS（k）為：
（3）
（2）計算圖像的灰度均值為：
（4）
（3）計算機灰度類均值和類直方圖之和：
（5）
（6）
（4）計算類分離指標為：
（7）
最后，求出使達到最大的值S，則最佳閾值。
圖3所示為通過Otus法求得最佳閾值后背景相差后的結果。
2.3 基于虛擬檢測區域的皮帶堆煤檢測
在采集到的視頻圖像幀中，在皮帶落煤點處人為地設置一個虛擬矩形檢測區域。根據堆積的煤塊占矩形區域面積是否超過設定的閾值，判斷是否存在堆煤。矩形檢測區域的大小根據皮帶煤流大小及落煤點區域大小來設定。
圖4 檢測區域的設置
3.皮帶堆煤檢測圖像識別程序設計
皮帶堆煤檢測圖像識別程序開發環境采用WINDOWS 7操作系統，開發工具為VS2010。
系統包含以下幾個部分：
（1）視頻圖像獲取。由礦用攝像機采取皮帶落煤點圖像，并通過井下工業環網傳送到地面PC機。
（2）設定虛擬檢測矩形區域。根據攝像機和皮帶落煤點距離以及與皮帶落煤點所成的角度，合理設置虛擬矩形區域的大小及在視頻圖像上的位置。
（3）皮帶落煤點煤流檢測。對獲取到的視頻圖像進行建立背景模型、背景減除、二值化閾值和后處理，提取出落煤點堆積煤流信息。
（4）堆煤檢測。根據堆積煤塊圖像占矩形區域的比例是否超過設定閾值，來判斷是否發生堆煤。
系統流程圖如圖5所示：
圖5 系統流程圖
4.皮帶堆煤檢測圖像識別實驗及結果
本系統軟件在Windows 7操作系統VS2010編譯環境下調試，硬件配置為雙核CPU2.8GHz主頻，4G內存。程序界面見圖6。
圖6 程序界面
試驗中所得結果圖像如圖7所示：
圖7 實驗結果
在試驗中，該系統選用了聲光報警器作為報警輸出設備，對皮帶堆煤檢測報警率不小于96%，從產生堆煤事故到報警發出的時間為0.6～1.5s，平均反應時間約為1.1s。
5.結論
煤礦皮帶落煤點堆煤問題在國內外普遍存在，到目前為止沒有一種可行的方法能夠有效的解決這個問題。本文主要利用圖像處理技術，針對煤礦皮帶頭落煤點發生堆煤時，圖像特征發生變化進行識別，分析皮帶頭落煤點圖像特點，通過視頻背景相差的方法來識別堆煤。得出如下結論：作為非接觸式皮帶堆煤檢測方法，基于圖像識別的堆煤檢測系統可以有效解決接觸式堆煤傳感器存在的問題。隨著計算機運算能力的提高和煤礦井下工業電視系統的普及，該檢測方法有廣闊的應用前景。
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電氣自動化課程一般都開設《自動控制原理》等關于電氣自動化技術基礎方面的課程， 課程內容除了一些有關自動化系統的基礎理論外，其課程中所講述的電氣自動化技術、裝置與器件，大多數都與當前工業現場使用的技術、裝置與器件有脫節。顯然，這樣的教學，無論是內容、方法及水平、都已大大落后于技術的發展，脫離了職業崗位的需求。深化校企合作，創新人才培養模式，緊密結合產業發展，深化課程體系和課程內容改革，在辦學過程中，電氣自動化專業逐步構建起了“校企融合、能力遞進”的工學結合人才培養模式。以“工學結合”的模式校企共同培養本專業自動化生產設備應用方向的學生。既突出崗位技能，又注重人文素質培養。學生綜合素質高，專業技能強，從而受到用人單位的普遍歡迎。
根據本地區經濟與社會發展對高技能專門人才的實際需求，基于電氣自動化專業崗位典型工作任務，以能力培養為主線，將中（高）級維修電工、可編程控制系統設計師、機電一體化工等職業資格認證課程內容融入到專業課程體系。構建以電氣控制系統的運行維護及技術改造；自動化生產線的組裝與調試、維護和維修及電子線路的設計與維修等3大能力培養為主線的課程體系。有專業指導委員會對人才培養目標進行恰當的定位；根據培養目標，設計培養規格；根據培養目標與培養規格制定人才培養方案，人才培養方案擁有科學的理論、實踐教學有機整合的模塊化課程體系。 根據培養目標、培養規格與培養方案，以校內、校外實習實訓基地為載體，采用“任務驅動、實境育人”的人才培養模式，采用“項目引導”、“任務驅動”、“學訓交替”等多種工學結合適合職業教育目標的課程組織模式。通過畢業生的社會反饋，畢業生適應本地區社會經濟發展的需求。
電氣自動化技術課程的設置主要有兩種方法，一是在保持原來開設的電氣自動化基礎課程基礎上，將當前通用的電氣自動化技術插入到傳統技術課程中，如將 PLC技術或變頻調速技術穿插到電機控制、接觸器/繼電器控制等技術中，以解決電氣自動化技術課程不足的問題。二是單獨開設自動控制原理、傳感器、PLC、單片機技術、電力電子技術、變頻調速技術、供配電技術、工業網絡、組態技術等都課程，由于信息技術和計算機技術在電氣自動化領域中的應用日益廣泛，要求我們必須改革原有課程體系中陳舊的內容，并根據自動化技術的發展增加新的教學內容。
強調以素質教育為核心的“基礎+專業”結構本科人才培養模式，隨著教學改革新形勢的不斷變化而變化。學校制定和修訂人才培養計劃，要貫徹黨的教育方針，遵循高等教育教學基本規律，主動適應社會、經濟、文化和科技發展對人才培養的需要。固化學校已經取得的教育教學研究成果，借鑒、吸收外校教學改革的成功經驗，體現學校定位和人才培養目標，反映學校辦學特色。堅持知識、能力、素質協調發展和綜合提高，使學生得到全面發展。堅持整體優化，科學地處理好各教學環節之間的關系；堅持共性與個性的充分結合，因材施教，促進學生個性發展；突出人才培養特色，滿足行業發展需求，構建適應未來社會發展以及終身教育需求的知識結構、能力結構及綜合素質培養。
1 概述
現在的膠帶輸送機系統多數采用單片機控制，運行穩定性不高，智能化不強，尤其是綜合保護裝置穩定性差，各種保護傳感器故障發生頻繁，而且主機控制模塊化，插件易損壞，更換頻率高。由于采用模塊化設計，小部分模塊壞時，企業往往就要更換整個大模塊，從而造成資源浪費，加大了煤礦生產成本投入。而采用PLC可編程控制程序的綜合保護裝置，它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業企業對自動化的需要。它的主要優點包括：
1.1可靠性高，抗干擾能力強
高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC控制系統由于采用現代大規模集成電路技術，內部電路具有先進的抗干擾技術，為使無故障工作時間更長，采用可編程二重容錯處理技術。此外，PLC控制系統帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。
1.2配套齊全，功能完善，適用性強
PLC發展到今天，可以用于各種規模的工業控制場合。隨著PLC的不斷發展， PLC在位置控制、溫度控制、CNC等各種工業控制中的技術應用已相當成熟。
1.3易學易用，維護方便
PLC作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。
1.4經濟合算
盡管使用PLC首次投資要大些，但它的體積小、所占空間小，輔助設施的投入少；工作可靠，停工損失少；維修簡單，維修費少；還可再次使用以及能帶來附加價值等等，從中可得更大的回報。
通過以上分析，采用PLC控制系統，能大大改善膠帶輸送機運行穩定差，設備易損害，成本投入高等缺點。它在綜合保護裝置技術中的應用十分廣泛，可行性強。
2 PLC控制程序在膠帶輸送機綜合保護裝置的應用
膠帶輸送機綜合保護裝置主要包括主機、防滑保護、堆煤保護和防跑偏保護、溫度保護、煙霧保護和自動灑水裝置，以及沿線緊停開關和全巷道語音報警信號等，現就PLC可編程控制系統在綜合保護裝置中的應用做如下介紹：
2.1主機
主機可采用PLC多重處理器，并行處理技術，多重抗干擾技術，軟件采用模塊化設計。使配置應用靈活，便于擴展維護，易于編程，可實時顯示工作狀態及故障性質，同時選用可靠性高的連接器件，使其布局合理、體積小、重量輕，本安電路經防潮防水處理，避免出現受潮。同時設計啟動預告、啟動、停止、緊急停車、聯鎖等功能的開關量輸出。包括煙霧保護、溫度保護、超溫灑水等。
針對膠帶輸送機的頻繁啟動，輸送帶容易出現斷帶、撕帶事故的弊端，設計膠帶點動啟動系統。同時可設有實驗、集控、工作3種操作方式。可根據生產，維修需要任意轉換，并可實時監測各種傳感器狀況及沿線緊停開關信號。
1）在實驗操作方式下，可以對任意一種傳感器進行實驗，并確認是否完好運轉正常；
2）在集控操作方式下，可以對某種故障傳感器進行解除和投入。因某種傳感器突然故障或其他原因等，仍使系統繼續運轉；
3）在工作操作方式下，可以根據點動啟動方式，先讓輸送帶得到緩沖，然后第二次按啟動按鈕使輸送機正常運轉，既減輕了膠帶撕帶接頭的緩沖壓力，避免了膠帶斷帶撕帶現象，有效地遏止了事故的發生。
2.2煙霧傳感器
采用專用煙霧集成電路，傳感器輸出與煙霧信號成正比的電壓信號，經電壓比較器及數字電路處理輸出煙霧超限報警信號。特別適合于礦井防火灑水，起到高溫報警的作用。
2.3速度傳感器
速度傳感器具有發光管和光電接收管，通過接收滾筒上的磁脈沖，通過在標準時間內計數脈沖次數得到輪的轉速，從而得到軸轉速。實現檢測低速打滑、斷帶和超速保護。穩定性、抗干擾能力強。
2.4防跑偏裝置
可由接線箱和傳動桿兩部分組成，導桿采用高速軸承接觸與皮帶同步運動，減少了皮帶磨損，選用行程開關，傳動導臂大于設定時停機。
2.5堆煤傳感器
采用萬向推桿方式，當皮帶煤倉、煤流超限時，煤流推動導桿大于設定角度時，延時0s~4s主機動作，皮帶停機。
2.6溫度傳感器
采用專用溫度集成電路和高精度轉換器、V/V轉換、電壓比較器、報警器及輸出電路。具有精度高，免校準，工作穩定可靠，設定容易等優點。
2.7急停開關
作為沿線維修及系統異常事故的安全鎖定，復位后方可開機。可采用行程開關設計。輸送機巷道每個緊停開關用拉繩進行連接，信號接入帶式輸送機控制開關，實現在輸送機巷道內任何一點都能緊急停車的功能。
2.8語音信號器
語音報警信號裝置集信號傳遞、發光顯示、通話為一體。通過電壓放大器與輸送機綜合保護裝置主機相連接。在全巷道內安設多個該裝置，并通過電纜串聯連接，從而在全巷道內實現了報警功能。當輸送帶要啟動時，它與膠帶綜合保護裝置主機啟動信號同步響起，在全巷道內發出啟動預警信號，提醒周圍職工遠離輸送帶，確保人員安全。
2.9自動灑水裝置
灑水裝置應安裝在輸送機驅動裝置兩側，其灑水能夠起到對驅動膠帶和驅動滾筒同時灑水降溫滅火的效果。它與溫度保護、煙霧保護裝置的作用是當輸送帶在驅動滾筒上打滑，使輸送帶與驅動滾筒摩擦，驅動滾筒與輸送帶的溫度升高，熱量積聚，產生煙霧時，監測溫度信號、煙霧信號，實現自動停機，并自動灑水，把事故消滅在萌芽狀態。
3 結論
中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：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
某選煤廠為了在線調節控制三產品旋流器二段分選密度，外加螺線圈來用磁場影響磁鐵礦粉的分布。螺線圈是采用直流電源來供電，系統要求通過調節電流來控制螺線圈磁場，因此要控制直流電源的運行狀態?？刂菩盘栃枰獜募厥议_始需要傳輸五百米才能到達直流電源，從而控制直流電源動作。在一般工業應用中，對于電源的控制大部分采用的是0-24mA或0-5V模擬量控制，很少總線控制方式。但經過比較和實際使用發現，現場總線與模擬量控制相比有很多優勢，最顯著的是具有很高的可靠性高，避免失真，并且交換的信息非常多樣化，因此越來越多的設備開始支持串口通信協議，可以預見總線控制方式通信在工程上的應用將越來越廣泛。
MODBUS通信協議是MODICON公司提出的一種報文傳輸協議，是全球第一個真正用于工業現場的總線協議[1]。它廣泛應用于工業控制領域，并已經成為一種通用的行業標準。MODBUS通信協議可以支持多種電氣接口，如RS-232、RS-485等，還可以在各種介質上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。不同廠商提供的控制設備可通過MODBUS協議連成通信網絡，從而實現集中控制。已經有很多通過MODBUS通信協議進行PLC和變頻器的成功案例[2]。該文中采用MODBUS協議進行S7-226和HSPY程控直流穩壓電源的通訊，可以更好地控制電源，監控電源運行狀態，來解決信號遠距離傳輸失真的問題。
1PLC與HSPY程控直流穩壓電源通信控制系統
在此系統方案中PLC采用西門子公司的SIMATIC S7－226CN，直流電源采用HSPY程控直流穩壓電源。S7－226系列PLC的CPU內部集成了2個通信端口，該通信口為標準的RS485串口，可以在三種方式下工作，即PPI方式、MPI方式和自由通信口方式。系統可以將一個通信端口設為PPI方式用于連接工控機也可將其設置為MPI方式以連接觸摸屏，做為人機信息交換[2]。而另一個通信端口設為自由通信口方式，自由通信口方式是S7－200的一個特色功能，是一種通信協議完全開放的功能工作方式。在自由通信口方式下的通信口的協議由外設決定，PLC通過程序來適應外設，從而使得S7－200系列的PLC可以與任何具備通信能力并且協議公開的設備通信[3] [4]。系統中的HSPY程控直流穩壓電源均內置了Modbus現場總線，相關系統構成如圖1所示，PLC的Port0通訊端口和HSPY程控直流穩壓電源構成Modbus總線。通過S7－226CN控制多臺HSPY程控直流穩壓電源，完成系統控制要求，實現對直流穩壓電源的輸出電流、電壓設定，運行狀態監控及數據交換等。
圖1直流電源控制系統
本系統中PLC作為主站，直流穩壓電源作為從站，主站向直流穩壓電源發送運行指令，同時接受直流穩壓電源反饋的運行狀態及故障報警狀態的信號等。
2MODBUS通信協議在電源通信控制系統中的使用
西門子在Micro／Win V4.0 SP5中正式推出Modbus RTU主站命令庫，西門子標準庫指令通過調用該指令庫可以使S7－200CPU上的通信口設置在自由口模式下成為Modbus RTU的主站。在S7－200控制系統應用中，要實現Modbus RTU通訊，需要STEP7－Micro／Win32 V4.0 SP5以上版本，并且安裝Modbus指令庫，如圖2，STEP7－Micro／Win32指令庫包含有專門為Modbus通訊設計的預先定義的子程序和中斷服務程序，使得PLC與Modbus從站的通訊簡單易行[5]。
圖2 Modbus命令庫
2.1 MODBUS RTU主站命令庫使用步驟
使用Modbus RTU主站命令庫，可以讀寫MODBUS RTU從站的數字量、模擬量I/O、以及保持寄存器[2]。按照一下步驟使用MODBUS RTU主站命令庫：
1)安裝西門子標準MODBUS RTU指令庫。
2)調用MODBUS RTU主站初始化和控制子程序，使用SM0.0調用MBUS_CTRL完成主站的初始化，并啟動其功能控制。
3)在CPU的V數據區中為MODBUS分配存儲區。
4)調用MODBUS RTU主站讀寫子程序MBUS_MSG，發送MODBUS請求。
表1 MODBUS部分功能碼表
2.2 HSPY電源的Modbus通訊規約
HSPY系列電源支持MODBUS通信協議，主機（PLC、RTU、PC機、DCS等）利用通訊命令，可以任意讀寫其數據寄存器。HSPY系列電源支持的MODBUS功能碼為03，10。
HSPY系列電源通訊方式為：
波特率：9600；起始位：1；數據位：8；校驗位：無；停止位：1。
2.3 HSPY系列電源的參數通訊地址的轉換
通常MODBUS地址由5位數字組成，包括起始的數據類型代號，以及后面的偏移地址。MODBUS Master協議庫把標準的MODBUS地址映射為所謂MODBUS功能號，讀寫從站的數據。MODBUS Master協議庫支持如下地址：
00001 - 09999：數字量輸出（線圈）
10001 - 19999：數字量輸入（觸點）
30001 - 39999：輸入數據寄存器（通常為模擬量輸入）
40001 - 49999：數據保持寄存器
HSPY系列電源的參數通訊地址是16進制數，首先轉為10進制，由于S7-200 PLC中最小地址為400001，而HSPY系列電源中最小地址為0，所以在寫HSPY系列電源地址時必須要加1。例如，電源的電壓設定值參數通訊地址是1000H，轉為10進制是4096，加1后是4097，寄存器地址欄要寫44097.
3串口調試軟件進行MODBUS通信調試
由于程序編寫比較繁瑣，一旦出現錯誤可能會損害HSPY電源，為了避免損害的發生，可以利用串口調試軟件進行MODBUS通信調試，其優點是不必連接HSPY電源，而是在工控機或PC機上用串口調試軟件查看S7－226CN輸出和讀取的數據，來判斷程序是否正確。
一般的工控機或PC機沒有RS485串口，可以將通過RS232轉RS485轉換模塊和PLC連接。RS485線選擇3號線和8號線,（其余均斷開）3號線接T+，8號線接T-，將另一端9針插頭接到PLC的PORT0通信端口上。也可以通過USB轉RS485轉換器連接。將編寫的通訊程序下載到PLC中。運行程序，打開串口調試軟件進行監控，從接收到的數據來看，和設置的HSPY電源動作的數據一致，說明MODBUS主站程序編寫正確[2] [6]。不一致，則要修改MODBUS通信程序，使其一致。
圖3 PLC串口調試軟件監控界面
4 PLC控制HSPY程控直流穩壓電源的部分程序
使用SM0.0調用MBUS＿CTRL完成主站的初始化，并啟動其功能控制，如圖4。
圖4 Modbus RTU主站初始化
圖5(a)上電初始化，將控制電源的數據存入S7－226CN的V存儲器。在分配存儲區時要注意，數據區不能和其他數據區重疊，否則不能正常通訊。圖5(b)向電源發送Modbus請求，把1寫入電源寄存器1004，電源開啟；圖5(c)把1寫入電源寄存器1006，鎖定電源面板按鍵；圖5(d)把10寫入電源寄存器1004，電源輸出電流10A；圖5(e)讀取從電源寄存器數據:圖5(f)把0寫入電源寄存器1004，電源關閉。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
圖5部分控制程序
5結論
該文以S7－200控制系統為例，敘述了利用Modbus RTU協議指令庫PLC與HSPY程控直流穩壓電源通訊的實現。采用自由口通訊方式的Modbus RTU協議很好的解決了PLC與直流電源等智能設備的通訊問題，不僅能有效解決信號傳輸過程中失真的問題，而且在通信模式下PLC可以方便控制直流穩壓電源的運行和讀取直流穩壓電源的運行信息，對直流穩壓電源進行有效監控。
參考文獻：
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[3]龔俊,黃銳,戴濤.ACS 550與S7-226PLC自由口通訊[J/OL].[2010-04-17].中國科技論文在線(paper.省略).
中圖分類號：G642 文獻標識碼：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
電氣工程及其自動化專業是一門特色非常鮮明的應用型工程技術類專業。本專業主要是研究有關于電能的生產、輸送、應用、測量、轉換和控制等方面的內容。電氣工程及其自動化專業適用范圍廣，畢業生既可以從事于強電領域、又可以從事于弱電控制等領域，也可在國家電力生產行業、國家電網、火電、水電、風電、太陽能等綠色新能源領域工作，對于地方性本科院校在電氣工程及其自動化專業的發展上更應注重學生應用性能力的培養。
1 地方院校培養電氣工程及其自動化專業的定位
電氣工程及其自動化專業是一個歸并了多個電類專業的寬口徑專業，它以物理學、電子學、電工學、自動控制、計算機、測量技術等原理為基礎的一門綜合性技術科學。在電氣工程學科的歷史沿革中一直具有很強的實際應用背景，航天、航空、交通、電力、冶金、化工、電力、石油、食品、生產制造等行業的需求是自動化學科的誕生和發展的主要動力，可以說電氣工程專業的應用范圍已經涉及到社會生產和發展的各個方面，電氣工程學科必然能夠為實現國家戰略目標和國民經濟的跨越式發展發揮巨大的作用。①
隨著我國能源利用的結構性調整，未來我國在核能的利用和發展、高鐵電氣化線路的規劃和實施、廣大農村的電網改造工程、城鎮電網和變電站的優化和升級工程、電動汽車及充電樁電網工程等，這些具有標桿性的國家大項目、大工程的建設和發展上，將對具有高素質、電氣技術過硬的電氣工程專業畢業生保持旺盛的專業需求。我校申辦電氣工程及其自動化專業主要考慮到學校所在城市是國家重要的煤炭、電力、化工、能源基地，需要電氣工程及其自動化專業及相關強電專業背景的人才，同時安徽省在近些年經濟快速發展過程中也需要大量的本專業人才來充實到工業生產的第一線，可以說電氣工程及其自動化專業應該和區域經濟社會發展需要有較強的吻合度。所以，在電氣工程及其自動化的專業建設上應需要厚實基礎，有效地進行專業積累，整合各方面的教學資源，專業特色的挖掘，找出適合自身發展的目標，而不能停留在模仿和學習別人，要在別人經驗基礎上找出適合自己發展的途徑，并立足于教學這條生命線，積極根據職場的定位需求，認真合理地找出本專業的定位。②③④
2 電氣工程及其自動化專業培養目標分解
關于人才培養模式，教育部原副部長周遠清曾作過簡明扼要的闡述：所謂人才培養模式，實際上就是人才培養目標、培養規格和基本方式。
教育部《關于深化教學改革，培養適應21世紀需要的高質量人才的意見》也指出：人才培養模式是學校為學生構建知識、能力、素質結構，以及實現這種結構的方式。
在電氣工程及其自動化本科專業人才培養方案修訂過程中，應遵循教育教學規律，更新教育教學觀念，正確處理理論與實踐、知識與能力等關系，注意協調統一；進一步優化和整合課程結構體系。⑤⑥ （如表1所示）
3 適合我校電氣工程及其自動化專業特點的培養目標和要求
我校是一所地方性、應用型本科高校。學院在升本后這幾年的發展過程中，始終本著以“質量立校、人才強校、特色興校、依法治校”的發展策略，不斷地進行改革和創新，并進一步統籌辦學規模與質量、統籌師范教育與非師范教育、統籌招生與就業、統籌辦學資源與辦學效益、統籌師資隊伍數量與結構，努力做到規模、結構、質量、效益的協調發展，初步形成具有特色的教學和科研發展工作的新局面。我院明年將面臨本科專業評估，這要求我們在抓教學質量的同時必須上規模，只有盡快創造條件進行規模建設，從而降低辦學成本，提高辦學效益，所以我們考慮整合現有的教學資源，融合其他相關的學科，構成互相交叉，共同發展的學科群，根據人才市場的需求來調控教學模式和培養方向的能力。
突出以教師為主導、學生為主體，加強實踐教學環節、創新實踐教學的內容，培養應用型、創新型人才為重點，深化教學體系改革，優化課程教學體系及注重教學環節的實效，使電氣工程及其自動化專業的教育理念、教學內容、教學方法、教學手段、教學效果以及教學模式，能后適應本階段培養人才的需求，創造良好的教學情境與教學氛圍。貫徹好我校師范性、地方性、應用型的辦學定位，人才培養的強弱結合、強電為主。立足淮南，服務周邊，面向安徽，輻射全國，為本地區及安徽省內其他地區的電力行業、工礦企業、研發單位、科研院所、技術公司等輸送具有寬口徑、厚基礎、強能力、高素質，優秀的應用型工程技術人才。
培養目標：本專業培養能夠掌握電力系統自動化、電機及其控制等工程技術領域基礎理論和基本知識，具有電氣工程師基本素養，能在電力工程、制造加工、化工生產等行業領域，從事設計制造、研制開發、試驗分析、系統運行、自動控制、電力電子技術、生產管理以及電子與計算機技術應用等方面工作的高素質應用型專門人才。
知識要求：掌握高等數學、線性代數、概率論與數理統計、大學物理等數理知識，掌握電路分析、模擬電子、數字電子等電子技術基礎知識；了解電氣工程領域的新技術、新方法，掌握電機學、電力系統分析、電力電子技術、自動控制原理、電力系統繼電保護等電氣工程專業知識。
能力要求：掌握電子技術、電工技術等方面的基本知識和實驗技能；具有一定的制圖繪圖能力、程序設計能力、電子設計能力。具備電力系統工程理論分析、設計能力和應用能力，具有較寬的知識面、較強的適應和發展能力，并具有自主學習的能力。
素質要求：具有強烈的社會責任感和主人翁意識，具有良好的環境保護意識和職業道德；養成良好的體育鍛煉和衛生習慣，具有健全的心理和健康的體魄，達到國家規定的大學生體質測試標準要求；了解相近專業及基本的人文社科知識，具備較寬的知識面和一定的社會實踐能力；具有良好的從事實際工作的心理準備。
4 以教學為中心的具體措施和初步成效
（1）實驗裝置潛能的挖掘：隨著學校政策傾斜和支持力度加大，應該說近兩年來電氣工程及其自動化專業實驗室建設發展速度很快，購置了很多大型、重型設備，但同時由于實驗裝置本身具有一定的復雜性，且教師人數偏少，所以今后隨著教學任務的開展，我們教研室的主要工作就是要深入挖掘實驗裝置的潛能，合理安排教學資源，構思好設計性、綜合性實驗項目等。
（2）教師的應用能力水平需要進一步提高：教師要注重學習、注重知識的更新、注重理論聯系實際、做好“雙師型”方向的發展，結合好這兩年新建的實驗裝置，充分發揮實驗裝置的效能及實驗項目的延伸。
（3）課程之間內容上的關聯性需要深入梳理。專業課程之間在內容上往往會有很多的相關性、關聯性，由于任課教師在授課環節上基本上是獨立進行的，且根據自身的知識結構在授課內容可能有一定的隨意性，這可能會造成學生在上不同的課程時會感覺到有些內容是不同教師重復講過的內容，這將造成教學效果的下降。所以，針對這一問題應積極開展教學內容、教材內容的梳理，同時規范各門專業課程內容合理的教學范圍，以此規避教學內容上的重疊。
我校電氣工程專業雖起步遲，但通過多年來不斷的工作付出和卓有成效的努力，逐步建立起較為完善的立體化教學體系，并在學校的政策支持下不斷地進行實驗室硬件建設，形成了具有發電廠電氣控制仿真系統、供配電控制系統、電力系統分析平臺、電工技術實訓平臺等較為完備的電氣工程方向實驗實訓教學框架體系，在此基礎上本專業學生在西門子、飛思卡爾等全國知名工程類賽事上獲得了較優異的（下轉第104頁）（上接第48頁）成績。
4 結語
總之，做好一個專業需要投入較大精力，地方院?？赡芨P注生源和招生數量，往往在資源配置上由于專業較多很難集中有效的教學力量來切實有效地應用到電氣工程專業發展和建設中。專業方向要有所調整和分析，要緊隨國家能源政策的步伐，在課程的開設上力圖符合時展的脈搏。
基金資助：淮南師范學院2014年校級教研項目（編號：2014hsjyxm03）基金資助
注釋
① 巫付專，王曉雷，付邦勝.電氣專業應用型人才培養方案的構建[J].中國電力教育，2010（6）：46-47.
② 趙麗華.電氣工程及其自動化專業水電特色實踐教學體系探索[J].科教導刊，2014（10）.
③ 艾欣，劉寶柱.華北電力大學電氣工程及其自動化專業的建設及發展[C].第四屆全國高校電氣工程及其自動化專業教學改革研討會論文集：92-95.
（Pingmei Tianan Xiangshan Mine Co.，Ltd.，Pingdingshan 467000，China）
摘要： 根據礦山實際需要，本文著重討論了安裝井下語音廣播系統的必要性，并對井下語音廣播系統的設計原理、設計目標、結構組成進行了闡述。論文最后對各個系統的功能和特點分類加以解釋說明，并從使用效果上印證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.
關鍵詞 ： 語音廣播；應用；煤礦
Key words： voice broadcast；application；coal mine
中圖分類號：TD655.3文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2015）25-0022-02
作者簡介：李博（1981-），男，河南鄧州人，本科，助理工程師，從事機電管理及信息化工作。
0 引言
由于礦山井下生產條件復雜，在遇到突發災害時，不可能每名井下工作人員附近都有固定電話或人手一部移動通訊工具，因而會造成部分地點的部分人員得不到撤離通知，貽誤脫險時機或得不到正確撤離、避險的指揮導致意外情況的發生。香山礦經過多方論證和試驗，采用了工業以太環網傳輸的語音廣播系統，該系統集背景音樂播放、安全教育和災害事故緊急廣播等眾多功能于一身。突發事件發生、需要緊急撤人時，地面調度指揮中心工作人員能迅速通過設該系統指揮現場人員迅速、有序、安全撤離危險區域。同時，在平時，還可利用該系統在井下各地點播放背景音樂、安全注意事項等，使之又可成為企業有效的宣傳工具。
1 實施方案
1.1 設計目的
本方案根據礦井下巷道和采掘工作面分布情況，將其劃分為多個區域，通過設計系統之間的相互連接，實現井下各個硐室、架空乘人裝置、皮帶運輸人行巷、采區軌道、掘進頭、工作面的語音全覆蓋和信息的及時傳遞。
①在緊急情況下，通過全礦井語音廣播系統實現最短時間內的實時播放，使相關區域的工作人員能夠根據語音廣播內容，及時采取必要措施，確保安全生產和人員安全。
②在正常的生產生活時，通過井下井上對講通訊，實現信息連接。
③實現與現有的自動化控制系統聯動機制，例如：與瓦斯報警系統、人員定位系統實現信息聯動傳送后，傳遞效果更好、作用更明顯。
④實現播放工作區域的打點語音提示信息。采用語音提示后，傳播聲音更大、更持續，容易起到提神、警醒的作用，從而為安全生產的順利進行提供有效保障。
⑤實現對工人正常的安全教育知識的學習。通過井下語音提示系統，將一些有關煤礦安全生產的業務知識、注意事項等進行巡回播放，使井下職工能夠在現場接受教育培訓。
1.2 廣播組成部分
地面部分基本設備有：IBM音頻服務，市話接入主機，電話軟交換機， 3002網絡主機等。
井下部分基本設備有：礦用隔爆兼本安型廣播通信主站4臺，礦用隔爆兼本安型主音箱12臺，礦用本安型副音箱10臺，礦用隔爆兼本安型直流穩壓電源（副音箱電源）12臺，井下防爆電話10部。
1.3 傳輸方式
井下語音廣播系統是一套由地面調度室對井下直接傳輸音頻信號的實時語音工具，基于香山礦井下工業以太環網傳輸，可以實現調度室對各分區緊急呼叫，與井下音箱進行對話，并可根據系統分配的權限對其權限內的任意一分區或一編組分區進行電話廣播?，F安裝于各水平大巷及主要軌道下山石門，車場及人行車候車處，井下分站音箱區域劃分。
1.4 系統拓撲圖
利用工業以太環網傳輸，見圖1。
1.5 系統功能
①自動定時播放：可根據需要編制各信道的定時播放節目單，對播放內容、時間、區域等任意編程控制。計算機根據節目單自動定時播放。
②緊急廣播：煤礦井下遇到緊急情況時，地面調度中心可對井下所有音箱進行緊急廣播，最短時間內通知最多的人員，快速疏散人群，避免人員傷亡和財產損失；對救災工作起到輔助作用。
③分區廣播：可以實現多個區域的獨立控制和任意組合，井下不同區域的音箱可以在同一時間內播放不同的內容。
④電話調度：可以對井下音箱進行講話，并可根據系統分配的權限對其權限內的任意一分區或一編組分區進行電話廣播，隨時隨地可以傳達各科室會議指示通知和緊急避險通知。井下任意一部電話均可以實現和井下其他電話的雙向通話功能，井下任意一部電話和調度室電話都可以對井下的音箱進行講話，點對點、分組、分區、全區都可以實現調度講話。
⑤系統聯動：本系統可與瓦斯報警監控、市話網絡聯動。瓦斯報警主機接收到信號后，服務器自動對相應區域音箱播放預置的音頻報警信號；給市話接入主機分配一個電話號碼，可自動接聽外電，通過授權對整個系統進行廣播。
⑥一鍵實施：軟件編程，預置報警信號，緊急情況時可以一鍵實施預置的報警信號。例如：按1鍵是瓦斯報警，按2鍵是火警預案，按3鍵是水災預案等。
⑦ 軟件功能強大：軟件可實現在線監測井下音箱的工作狀態；調節音箱音量；對廣播內容錄音；監聽廣播內容；更改音箱信息等一系列功能。
⑧遠程系統管理：調度室可以對每個分區進行緊急喊話，本系統是基于煤礦井下工業環網傳輸的，調度中心可以通過HX-3002呼叫調度主機對井下音箱進行講話，系統實現真正意義上的無人職守，能夠通過系統軟件實現對整個系統設備進行遠程管理與監控。
⑨擴展覆蓋區域：采用光轉網主音箱將需要覆蓋的范圍擴展。光纜的帶載區域不受限制，能夠滿足廣范圍和長距離的鋪設。
⑩系統兼容性強：系統能夠調度通信系統兼容，也可以單獨作為另外一套通信系統使用。具體實施方式為主站通過外掛電話實現。
?輥?輯?訛硬件設備：音箱單獨具有百兆網絡板，有四個百兆光口與兩個百兆電口，網絡具有跨路由跨網段功能。能夠連續提供兩個小時的備用電源。音箱本身含有四個喇叭，音質細膩，揚聲器本身具有防水功能。
?輥?輰?訛在線檢測功能：可以實施檢測每臺主站，在軟件操作界面可以直觀的體現出主站的IP地址、工作狀態、工作內容等，提升了系統的可檢測性。
?輥?輱?訛供電穩定性：系統具有斷電自保功能一旦發生斷電，備用電池要保證供電工作2小時以上。
2 應用場合
香山煤礦廣播通信系統基于礦井工業以太網，通過綜合自動化網絡平臺傳輸，做到語音、視頻、數據三網合一，語音、視頻、數據聯動，為井下工人提供音樂與安全知識教育以及緊急情況下的安全疏散撤離通知，提高職工的安全生產意識，豐富職工的文化生活。最主要是在礦井安全出現緊急情況下，可以在調度指揮中心，通過廣播系統向井下覆蓋地點下達安全指令，從而有效的指導人員的安全撤離。
3 結論
香山礦自2013年建成井下語音廣播系統以來，取得了良好效果。該系統在結合傳統調度通信系統及現有工作面、皮帶沿線擴播話機通訊系統的基礎上，采用太環網傳輸方式，實現了對井下電話網的有效管理和通信。平時，還可以在指定區域播放安全規章、安全措施、注意事項等，增強職工安全意識，實現了井下廣播全覆蓋。該系統的安裝運行，受到職工的普遍好評，其不僅在音樂播放、語音宣傳、溫馨提示等方面給人以貼心、舒心的良好體驗，而且即使在井下遭遇突發性事件時，也可以用最簡捷、最快速的途徑通知井下作業人員，以便采取緊急疏散或相應安全措施，并實施及時有效的應急救援，為井下作業人員在突況下安全撤離和緊急避險創造了更好條件，使井下工作變得更加安心與放心。
參考文獻：
中圖分類號：TF341.6;TP273文獻標識碼：A文章編號：1000-7059(2006)05-00
0前言
回轉窯的生產過程是一個復雜的物理化學反應過程，具有大慣性，純滯后，非線性等特點，工藝過程復雜多變，難以得到精確的數學模型。目前，部分氧化鋁企業仍然借鑒現場操作人員的工作經驗，通過人工調節的方式以求適應回轉窯生產工藝要求，這種傳統的控制策略不易獲得滿意的控制效果，生產效率低、能耗高、產品質量不穩定。本文提出一種基于智能Smith預估器的回轉窯燒結溫度控制器，通過對整個控制系統的仿真研究，結果表明新的控制系統具有很好的快速性和很小的超調量，能夠滿足回轉窯工藝生產的需要．
1智能Smith預估控制策略
1.1 Smith預估器改進算法
Smith預估器最早是由O.J.M.Smith在1958年提出來的，它是一個時滯預估補償算法[1]。為克服Smith預估器對模型誤差敏感的缺點，由C.C.Hang等提出了改進的Smith預估器[2]。當改進的預估器輸入存在誤差時，傳遞函數分母的最后多了一個 因子，調整濾波時間常數 可改變閉環系統特征方程的根，從而達到提高控制系統性能的目的。
1.2 濾波時間常數 對系統的影響
預估器中引入了一個一階慣性環節，當系統參數在運行中發生變化時，原先設定的濾波時間常數 不一定能使系統的動態性能達到最佳，只有根據變化情況相應調整 ，才能使系統得到更好的控制效果。在仿真研究的基礎上，本文進一步采用模糊控制方法在線調整改進Smith預估器的濾波時間常數 ，最終構成一個專門針對純滯后、時變系統的智能控制方案，如圖1所示。改進的模糊Smith智能控制方法結合了模糊PID控制與自適應Smith預估器，該方案對諸如電加熱溫控這樣的參數時變的大時滯過程，能夠改善系統的控制性能，使系統具有更強的魯棒性。
圖 1 改進的模糊Smith智能控制結構圖 圖2 參數變化時控制系統的響應曲線
2.3 的模糊自適應設計
根據上一節的分析，可以先根據 和 的值，確定是否需要引入一階慣性環節，如果不需要，則令 ；如果需要引入慣性環節來提高系統控制性能，則根據 和 的值對濾波時間常數 進行實時調整，本文的控制中采用如下調整公式
在調整過程中，應注意不能使 為負值，而且為增強系統的魯棒性，可以給設定一個最小值，根據經驗，一般取最小值為 。
的值可以采用模糊控制器對 和 進行模糊推理得到， 和 即為模糊控制器的輸入，模糊化后為 與 ， 是模糊控制器的輸出。它們的模糊論域定義為{-6，-5，-4，-3，-2，-1，，0，1，2，3，4，5，6}，模糊子集定義為{負大，負小，零，正小，正大}＝{NB，NS，ZO，PS，PB}。對于一個實際的系統，可以確定 、 和 的基本論域，從而確定模糊控制器輸入變量的量化因子和輸出控制量的比例因子，其控制規則如下：
當 負大， 負大，應增大 ，即 =PB，控制規則為：
If=NB and=NB then=PB
當 正小， 為零，此時不宜引入慣性環節，即 =NS，控制規則為：
If=PS and=ZO then=NS
如此類推，可得到25條控制規則，如表1所示如此類推，可得到25條控制規則，如表1示：
表 1濾波時間常數整定規則
模糊推理采用Mamdani推理方法，反模糊化采用重心法。
3 粉煤灰法回轉窯燒成溫度控制器仿真研究
本文基于最小二乘法，利用MATLAB仿真軟件，通過現場收集到從下料到窯況平穩間的一些具有代表性、普遍性和一定密度的燃料用量與燒成帶溫數據樣本，建立出燒成帶的溫度數學模型。
當被控對象模型參數的放大系數、時間常數同時增大40%時，圖2是模糊Smith智能控制算法的響應曲線，從圖2可以看出，基于模糊Smith智能控制器控制系統的響應曲線在超調量、上升時間、及調節時間均滿足工藝要求。
4 結論
本文提出的模糊Smith智能控制系統，充分發揮了模糊自整定PID算法動態性能好、抗干擾能力強、穩態精度較高的優點，同時采用了模糊推理的方法調整改進型Smith預估器的濾波時間常數 ，改善了Smith預估器對模型參數的過于依賴性，將使Smith預估器在實際工業過程控制中得以更廣泛的應用。
參考文獻：
1 單 王鵬 杜鋼. Smith-Fuzzy控制器在回轉窯溫控系統中的應用[J]. 材料與冶金學報.2003
2 鄒志軍．基于模糊控制的Smith預估器的改進研究和設計[D]．合肥工業大學碩士學位論文，2005．
