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智能工作面液压支架电液控制系统端头控制器设计 被引量:1
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作者 张晓海 田慕琴 +4 位作者 张敏龙 宋建成 许春雨 聂鸿霖 杨永锴 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第8期30-36,共7页
随着无人值守智能化综采工作面建设的不断推进,对液压支架电液控制系统的自动化控制功能提出了更高的技术要求。基于目前国内开发的电液控制技术在满足智能化生产技术要求方面,存在通信速率低、响应不及时和可靠性差等问题,开发了一种基... 随着无人值守智能化综采工作面建设的不断推进,对液压支架电液控制系统的自动化控制功能提出了更高的技术要求。基于目前国内开发的电液控制技术在满足智能化生产技术要求方面,存在通信速率低、响应不及时和可靠性差等问题,开发了一种基于32位处理器的液压支架电液控制系统端头控制器,设计了基于工业以太网和CAN总线的端头控制器通信架构。根据无人值守智能化综采工作面具有智能感知、智能决策和自动控制的技术要求,在端头控制器中设计了参数巡检、参数修改、在线升级和跟机自动控制功能。为了应对智能化综采工作面对液压支架电液控制系统数据标准化、规范化的要求,端头控制器可以对液压支架电液控制系统产生的数据按照基于位号的数据编码标准进行编码。通过综采工作面“三机”实验平台进行实验,结果表明:端头控制器从发出巡检指令到接收到实验平台27台支架控制器的数据,整个过程用时1.8 s,比使用RS485通信实现参数巡检快1.5 s;端头控制器发送的升级程序大小为38 KiB,传输时间为1.2 s。经过测试,综采工作面所有支架控制器从接收升级命令到一起升级成功用时为4~6 s,达到了预期目标;端头控制器可以根据采煤机位置控制相应液压支架做出正确动作,且能够满足实时性要求。 展开更多
关键词 端头控制器 ARM处理器 电液控制系统 液压支架 智能化工作面
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液压支架电液控制系统总线通信故障检测与诊断方法
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作者 杨永锴 张敏龙 +5 位作者 许春雨 宋建成 田慕琴 宋单阳 张晓海 聂鸿霖 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第12期70-76,共7页
通信系统是综采工作面液压支架电液控制系统信息传递的通道与桥梁,目前多采用CAN总线作为通信总线,易受井下复杂电磁环境的干扰,导致支架控制器内部通信硬件出现故障,造成控制器“失联”现象,且CAN总线通信系统采用多主通信模式,单台控... 通信系统是综采工作面液压支架电液控制系统信息传递的通道与桥梁,目前多采用CAN总线作为通信总线,易受井下复杂电磁环境的干扰,导致支架控制器内部通信硬件出现故障,造成控制器“失联”现象,且CAN总线通信系统采用多主通信模式,单台控制器“失联”将导致整个电液控制系统无法正常工作,造成安全隐患。设计了CAN通信保护电路,可使通信系统在较大负载情况下稳定运行,在复杂环境中具有较强的抗干扰性。基于CAN总线通信协议,结合令牌环网思想,提出了CAN总线通信故障检测与诊断方法,通过合理设计数据的帧结构与故障检测方式,弥补了CAN总线通信模式下节点丢失时难以定位的缺陷,并将增加数据长度对传输负载的影响降到最低,确保良好的通信性能。以2台端头控制器配合6台液压支架控制器组成环网,通过上位机不定时下发命令模拟井下实际操作时总线真实的负载情况,对液压支架电液控制系统总线通信故障检测与诊断方法进行实验验证,结果表明:该方法对系统负载率的影响较低,不会影响系统的正常运行;当出现故障节点时,可在300 ms内检测出故障控制器并向全工作面报警,故障排除率达100%。 展开更多
关键词 综采工作面 液压支架 电液控制系统 CAN总线通信 令牌环网协议 故障检测 故障诊断
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混合型本安电路短路瞬态能量分析
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作者 聂鸿霖 许春雨 +4 位作者 宋建成 田慕琴 宋单阳 杨永锴 张晓海 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第7期120-125,共6页
目前针对本安电路本安特性的研究大多以IEC火花实验装置为实验平台,仅对单一电容电路或电感电路的放电特性进行分析,存在适用性差、实验条件要求高等问题,缺少对混合型本安电路本安特性的研究。针对该问题,在GB/T 3836.4—2010《爆炸性... 目前针对本安电路本安特性的研究大多以IEC火花实验装置为实验平台,仅对单一电容电路或电感电路的放电特性进行分析,存在适用性差、实验条件要求高等问题,缺少对混合型本安电路本安特性的研究。针对该问题,在GB/T 3836.4—2010《爆炸性环境第4部分:由本质安全型“i”保护的设备》的基础上,以截流型保护方式下的混合型电路为实验对象进行短路瞬态能量实验,通过分析短路瞬态能量释放过程,建立了短路瞬态能量数学模型,分析了等效数学模型中电容、电感、电源电压和保护时间对短路瞬态能量的影响。Matlab仿真结果表明:随着电容和电感的增大,短路瞬态能量会逐渐增大,最后趋于一个稳定值;增大电源电压会显著增加短路瞬态能量;缩短动作保护时间可有效降低瞬态能量,但只有当保护时间小于临界时间时其作用才明显。基于短路瞬态能量数学模型开发了本安电源,进行了短路实验。实验结果表明:短路电流和电压波形与理论分析基本吻合,短路瞬态能量为33.22µJ,符合本安要求,可为本安电源的设计提供参考。 展开更多
关键词 混合型电路 本安电路 截流型短路保护 短路瞬态能量 保护动作时间 本安电源
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采煤机滚筒调高自适应预见控制方法研究
4
作者 王宏 许春雨 田慕琴 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第7期203-205,共3页
首先建立了采煤机滚筒调高机构的数学模型,并通过李雅普诺夫稳定性理论将自适应控制与预见控制结合起来,构造了采煤机调高的自适应预见控制器。在Simulink中搭建了采煤机自适应预见控制调高仿真模型,并进行了仿真实验。结果表明,自适应... 首先建立了采煤机滚筒调高机构的数学模型,并通过李雅普诺夫稳定性理论将自适应控制与预见控制结合起来,构造了采煤机调高的自适应预见控制器。在Simulink中搭建了采煤机自适应预见控制调高仿真模型,并进行了仿真实验。结果表明,自适应预见控制的响应速度和跟踪性能都要优于PID控制和预见控制。 展开更多
关键词 采煤机 截割滚筒 PID控制 预见控制 自适应预见控制 SIMULINK仿真
原文传递
基于误差状态方程的采煤机滚筒最优控制调高技术的研究
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作者 王宏 许春雨 田慕琴 《现代电子技术》 2023年第4期20-24,共5页
针对采煤机传统PID调高技术控制滞后和跟踪性能较差的问题,文中提出一种基于误差状态方程的最优控制调高技术,以改善采煤机滚筒调高的响应速度和跟踪性能。首先建立采煤机调高控制系统的数学模型;其次为便于处理,将数学模型转化为状态... 针对采煤机传统PID调高技术控制滞后和跟踪性能较差的问题,文中提出一种基于误差状态方程的最优控制调高技术,以改善采煤机滚筒调高的响应速度和跟踪性能。首先建立采煤机调高控制系统的数学模型;其次为便于处理,将数学模型转化为状态空间方程,利用最优控制方法对状态空间方程进行处理,得到采煤机滚筒调高的最优控制器;再根据当前和过去的已知信息对系统进行反馈补偿,改善系统的动态性能。为验证最优控制调高技术的有效性,在Simulink中搭建最优控制仿真模型和传统PID仿真模型,进行阶跃响应和路径跟踪实验。结果表明,与传统PID控制相比,所提方法响应速度更快,路径跟踪性能较好,可为提高自动化采煤技术中采煤机滚筒调高控制智能化水平提供理论支持。 展开更多
关键词 采煤机 截割滚筒 误差状态方程 数学模型 状态空间方程 最优控制器 反馈补偿
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锚杆钻车钻臂定位控制方法
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作者 李力恒 宋建成 +1 位作者 田慕琴 王相元 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第3期77-84,123,共9页
目前常用代数法和几何法实现锚杆钻车钻臂定位控制,存在效率低、有无解或多解情况、通用性差等问题。采用粒子群优化(PSO)算法进行机械臂定位控制具有编程简单、搜索性能强、容错性好等优势,但易陷入局部最优解。目前基于改进PSO算法的... 目前常用代数法和几何法实现锚杆钻车钻臂定位控制,存在效率低、有无解或多解情况、通用性差等问题。采用粒子群优化(PSO)算法进行机械臂定位控制具有编程简单、搜索性能强、容错性好等优势,但易陷入局部最优解。目前基于改进PSO算法的机械臂定位控制整体寻优效率较低,寻优时间过长。针对上述问题,在精英反向粒子群优化(EOPSO)算法基础上,引入混沌初始化、交叉操作、变异操作和极值扰动,设计了混沌交叉精英变异反向粒子群优化(CEMOPSO)算法。采用标准测试函数对PSO算法、EOPSO算法、交叉精英反向粒子群优化(CEOPSO)算法、CEMOPSO算法进行测试,结果表明CEMOPSO算法的稳定性、精度、收敛速度最优。建立了锚杆钻车钻臂运动模型,采用CEMOPSO算法进行钻臂定位控制,并在Matlab软件中对控制性能进行仿真研究,结果表明:在相同的迭代次数和误差精度约束条件下,采用CEMOPSO算法时钻臂位置误差和姿态误差从迭代初期即具有极快的收敛速度,且位置误差和姿态误差均小于其他3种算法,误差曲线较平稳,最大位置误差为0.005 m,最大姿态误差为0.005 rad;设定位置误差为1 mm、姿态误差为0.01 rad时,CEMOPSO算法的平均迭代次数为343,位置误差为0.1 mm、姿态误差为0.001 rad时平均迭代次数为473,在相同的定位精度条件下,CEMOPSO算法的收敛速度和稳定性优于其他3种算法,满足工程应用要求,且求解精度越高,其优越性越突出。 展开更多
关键词 锚杆钻车 钻臂定位控制 精英反向粒子群优化算法 混沌初始化 交叉变异 高斯变异 极值扰动 柯西变异
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基于一维卷积神经网络的定向钻机故障诊断专家系统设计
7
作者 张硕 田慕琴 +1 位作者 霍鹏飞 曹永飞 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第6期221-224,共4页
针对目前定向钻机的监测主要依靠人力,其故障的诊断主要依靠专家经验,速度缓慢,效率较低,提出基于一维卷积神经网络(1D CNN)的定向钻机故障诊断专家系统,利用1D CNN实现了推理机的设计,利用SQL Server 2005建立知识库,最后通过LabVIEW和... 针对目前定向钻机的监测主要依靠人力,其故障的诊断主要依靠专家经验,速度缓慢,效率较低,提出基于一维卷积神经网络(1D CNN)的定向钻机故障诊断专家系统,利用1D CNN实现了推理机的设计,利用SQL Server 2005建立知识库,最后通过LabVIEW和Python混合编程开发专家系统。经模拟测试,该专家系统能快速给出故障原因、部位和处理建议,提高了定向钻机故障诊断的速度和效率,为进一步实现矿用装备的智能化奠定基础。 展开更多
关键词 定向钻机 专家系统 一维卷积神经网络 故障诊断 智能化
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液压支架电液控制系统通信调度策略研究
8
作者 王培恩 霍鹏飞 +3 位作者 田慕琴 郑文强 宋单阳 宋建成 《煤炭工程》 北大核心 2023年第2期146-151,共6页
随着液压支架电液控制系统智能化进程不断推进,基于CAN总线的电液控制系统通信数据量越来越大,总线数据冲突增多,高优先级节点占据总线控制权,造成了低优先级节点持续发送失败的饥饿现象,严重影响通信实时性,阻碍其智能化进程,甚至威胁... 随着液压支架电液控制系统智能化进程不断推进,基于CAN总线的电液控制系统通信数据量越来越大,总线数据冲突增多,高优先级节点占据总线控制权,造成了低优先级节点持续发送失败的饥饿现象,严重影响通信实时性,阻碍其智能化进程,甚至威胁工作面安全工作生产。针对这种现象,对液压支架电液控制通信系统进行了详细的分析,结合系统结构和信息特点对CAN标识符和动态调度算法进行设计,提出了基于EDF(Earliest Deadline First)的总线动态调度策略,通过实验验证,该动态调度策略能够极大改善节点饥饿现象,降低系统平均时延,提高系统的实时性,为实现自动化无人值守工作面打好基础。 展开更多
关键词 CAN总线 电液控制系统 液压支架 动态调度策略
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基于流固耦合分析的矿用干式变压器温度场仿真 被引量:35
9
作者 田慕琴 朱晶晶 +2 位作者 宋建成 温敏敏 彭炜文 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3972-3981,共10页
壁面对流换热系数是影响干式变压器换热分析和温度场计算结果准确与否的关键因素,但其值很难精确测量。为了更准确地计算壁面对流换热系数,提出了一种基于FEM的干式变压器流固耦合数学分析模型,同时采用Fluent对干变的3D温度场和流体场... 壁面对流换热系数是影响干式变压器换热分析和温度场计算结果准确与否的关键因素,但其值很难精确测量。为了更准确地计算壁面对流换热系数,提出了一种基于FEM的干式变压器流固耦合数学分析模型,同时采用Fluent对干变的3D温度场和流体场进行了仿真计算,分析了干变内部温度场的分布情况,并与解析结果进行了比较。在此基础上,分析了谐波、负载系数对干变谐波损耗及温升的影响,得到谐波损耗及温升与谐波次数、负载系数的关系。结果表明,考虑空气流场的流固耦合模型能准确分析变压器运行中的温升问题,同时指出干变谐波损耗和温升随谐波次数的增加而增大,并逐渐趋于平缓,且随负载系数的增大而急剧增大。这为变压器的定点监测提供了参考依据,有助于减少变压器的损耗,延长使用寿命,保证变压器的安全稳定运行。 展开更多
关键词 矿用干式变压器 流固耦合分析 漏磁场分析 谐波损耗 温度场分析 负载系数
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笼型异步电动机转子断条故障诊断方法 被引量:9
10
作者 田慕琴 王秀秀 +3 位作者 宋建成 吝伶艳 李传扬 张福亮 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期14-21,共8页
针对笼型异步电动机发生转子断条故障时,用于判定故障类型及其严重程度的定子电流信号中的边频信号容易被主频信号所淹没的问题,研究了一种基于Hilbert变换和支持向量机理论的笼型异步电动机断条故障诊断方法。首先进行了详细的理论推导... 针对笼型异步电动机发生转子断条故障时,用于判定故障类型及其严重程度的定子电流信号中的边频信号容易被主频信号所淹没的问题,研究了一种基于Hilbert变换和支持向量机理论的笼型异步电动机断条故障诊断方法。首先进行了详细的理论推导,为该方法在断条故障诊断中的应用奠定了基础。然后设计并完成了一系列断条故障试验,取得了真实有效的故障数据。最后,将该方法应用于试验数据的分析与处理,结果表明Hilbert变换能有效提取到断条故障时定子电流信号中的故障特征量,而采用这些特征量训练得到的支持向量机分类模型则能在故障样本有限的前提下实现最优分类,将二者结合起来用于断条故障诊断的准确率高达98%。 展开更多
关键词 笼型异步电动机 断条 HILBERT变换 支持向量机 故障诊断
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异步电动机断条与静偏心复合故障的电流特征 被引量:9
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作者 田慕琴 李双双 +1 位作者 宋建成 吝伶艳 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期1-9,共9页
为了研究笼型异步电动机断条和静态偏心复合故障特征,采用多回路数学模型和改进的绕组函数法对复合故障下的定子电流特征进行了机理分析和仿真研究。首先建立笼型异步电动机的多回路数学模型,通过改进的绕组函数法计算了笼型异步电动机... 为了研究笼型异步电动机断条和静态偏心复合故障特征,采用多回路数学模型和改进的绕组函数法对复合故障下的定子电流特征进行了机理分析和仿真研究。首先建立笼型异步电动机的多回路数学模型,通过改进的绕组函数法计算了笼型异步电动机复合故障下的电感参数,推导了复合故障在定子电流中产生的特定谐波频率计算公式,然后建立了笼型异步电动机正常状态和复合故障时的有限元仿真模型,通过仿真对理论结果进行了验证。结果表明,复合故障发生时定子电流中除存在单一断条和静态偏心故障的特征频率外,还会产生一系列附加谐波分量,理论分析与仿真结果相符。 展开更多
关键词 笼型异步电动机 复合故障 转子断条 静态偏心 多回路模型 绕组函数法
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异步电动机故障诊断信号的采集 被引量:4
12
作者 田慕琴 熊诗波 熊晓燕 《电测与仪表》 北大核心 2005年第10期30-33,共4页
通过介绍对异步电动机定子绕组、定子铁心和轴承等处温度、变频器前后的三相电流、三相电压、以及电机多处的振动等的监测方法,指出了传统的电压电流互感器检测的缺点,并针对性地提出了改进的方法,同时设计出了实用电路,为三相异步电动... 通过介绍对异步电动机定子绕组、定子铁心和轴承等处温度、变频器前后的三相电流、三相电压、以及电机多处的振动等的监测方法,指出了传统的电压电流互感器检测的缺点,并针对性地提出了改进的方法,同时设计出了实用电路,为三相异步电动机的基于多传感器信息的高度智能化的故障早期诊断提供可靠的数据基础。 展开更多
关键词 异步电动机 多传感器信息 信号隔离 保护
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论EDA技术在电工电子技术课程教学中的应用 被引量:15
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作者 田慕琴 宋建成 +1 位作者 陈惠英 渠云田 《电气电子教学学报》 2010年第1期53-54,共2页
本文介绍了在电工电子技术课程教学改革中引入EDA技术后形成的一种将理论与实践有机结合、打破课堂与实验室界限,将二者融为一体的教学方法,使电工电子技术课程的教与学有了质的提高。
关键词 电工电子技术 EDA技术 教学改革
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基于信息融合的异步电动机故障迹象智能预测系统的研究 被引量:1
14
作者 田慕琴 刘志恒 海振宏 《工矿自动化》 2010年第6期19-23,共5页
异步电动机故障机理较复杂,利用单个信息只能判断异步电动机系统可能在某些方面有故障征兆,结论具有一定的不确定性,特别是异步电动机在早期有劣化迹象时,各个方面的表现都比较弱,需要全面综合众多信息进行有效融合。针对上述问题,提出... 异步电动机故障机理较复杂,利用单个信息只能判断异步电动机系统可能在某些方面有故障征兆,结论具有一定的不确定性,特别是异步电动机在早期有劣化迹象时,各个方面的表现都比较弱,需要全面综合众多信息进行有效融合。针对上述问题,提出了一种基于信息融合的异步电动机故障迹象智能预测系统的设计方案,分析了D-S证据理论的原理,并在其基础上给出了基于单个信息和基于多个信息融合的异步电动机故障诊断结果。实际应用表明,该系统具有一定的有效性。 展开更多
关键词 异步电动机 故障诊断 D-S证据理论 信息融合
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基于记忆切割的采煤机自动调高预见控制系统 被引量:13
15
作者 田慕琴 辛忠东 《煤矿机电》 北大核心 2002年第6期29-32,共4页
将预见控制引入采煤机滚筒的自动调高过程,记忆轨迹作为预见信息得到充分利用,可从根本上解决采煤机大惯性滞后系统的控制问题,同时还使期望的性能指标达到最优。
关键词 采煤机 自动调高 记忆切割 滚筒
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异步电动机多故障诊断信息的融合 被引量:2
16
作者 田慕琴 陈惠英 +1 位作者 王晓玲 吕永卫 《科技咨询导报》 2007年第27期21-22,共2页
异步电动机的故障机理非常复杂,其故障原因与其征兆之间的关系并非完全是一一对应的关系,特别是早期故障物理信号的微弱性和不明晰性,使得早期故障诊断和多故障分离更加困难。通过引入D-S理论多物理信息融合方法,对各个子神经网络诊断... 异步电动机的故障机理非常复杂,其故障原因与其征兆之间的关系并非完全是一一对应的关系,特别是早期故障物理信号的微弱性和不明晰性,使得早期故障诊断和多故障分离更加困难。通过引入D-S理论多物理信息融合方法,对各个子神经网络诊断的输出进行多信息融合,使系统的输出真实可靠,并以典型故障为例,分析了信息融合对故障诊断和多故障分离的有效性。 展开更多
关键词 异步电动机 多故障诊断 信息融合
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YX-A型三辊联合穿轧机压下控制仪8031系统研制
17
作者 田慕琴 《自动化仪表》 CAS 北大核心 1999年第2期18-21,共4页
介绍一种采用光电编码器精确测量三辊位置,并通过液压换向阀和液压马达来定时控制三辊压下定位的压下控制仪.具体介绍了系统组成,主要功能特点,软、硬件设计思路,对现场中产生的诸如精度、同步、干扰等问题也提出了相应技术措施.
关键词 三辊联合穿孔机 压下控制仪 单片机 同步控制
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KJ-200煤矿安全电脑监测系统
18
作者 田慕琴 《测试技术学报》 1998年第3期308-312,共5页
本文介绍了一种新型煤矿安全监测系统,具有数据采集、传输、处理及语言报警、模拟显示等功能,可监测甲烷、一氧化碳、风速、负压、烟雾、温度等环境参数和采掘工作面、原煤运输、通风、排水等各生产环节机电设备的工作状态。 在编程工程... 本文介绍了一种新型煤矿安全监测系统,具有数据采集、传输、处理及语言报警、模拟显示等功能,可监测甲烷、一氧化碳、风速、负压、烟雾、温度等环境参数和采掘工作面、原煤运输、通风、排水等各生产环节机电设备的工作状态。 在编程工程中,对物理量的复原没有采用常规的采样频率和周期的方法而是采用列表取值法,取节约了大量机时,又实现了监测显示的精度。 此系统已被许多煤矿广泛采用,受到一致好评。 展开更多
关键词 煤矿监测 工控机 计算机应用 安全电脑监测
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STD工业控制机在煤矿安全生产监测中的应用
19
作者 田慕琴 《计算机与现代化》 1998年第4期21-24,共4页
本文介绍了STD工业控制机在煤矿的应用,就其软件编程进行了重点说明,此方法也适用于其它监测应用。
关键词 煤矿 安全生产 安全监测 STD总线 工业控制机
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面向饭店的数据库管理系统
20
作者 田慕琴 《计算机与现代化》 1998年第1期44-45,共2页
文本提出一种新型的饭店业务电脑管理系统,具有独特的进、销、存及其它管理特点,简单实用,易于推广。
关键词 饭店 管理系统 数据库管理系统 计算机
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