基于激光气体分析的矿井火灾预警装置

分析了半导体激光吸收光谱技术监测气体浓度的基本原理,根据采空区煤自然发火的特征,采用气体分析法设计了一种基于激光气体分析的矿井火灾预警系统。依据煤自燃过程中各阶段释放标志性气体不同的特点,以及采空区三带静态分布的理论,给出了定性和定量判断采空区煤自然发火状况的判定方法,为矿井安全奠定了基础。     

基于CC1020的煤自燃无线温度传感器自组网络监控系统的研究

针对采空区遗煤自然发火问题,文章提出了一种基于CC1020的煤自燃无线温度传感器自组网络监控系统的设计方案,给出了系统总体结构,详细介绍了基于CC1020煤自燃无线温度传感器自组网络节点的硬件及软件设计。实验测试结果表明,基于CC1020的煤自燃无线温度传感器自组网络监控系统具有通信距离较远、穿透性和绕射性较强等特点,更适用于煤矿井下存在障碍物、巷道空间狭小、巷道弯曲等复杂多变的环境。     

计算机束管监测系统在矿井煤层自燃发火预测预报中的应用

利用现代化装备进行预测预报是目前矿井自燃发火预测预报的探索方向。鹤岗矿务局自 1997年开始 ,相继对峻德矿、南山矿、兴山矿、大陆矿、兴安矿投入了束管监测系统 ,在全局基本实现了各矿井自燃发火煤层、采空区及火区一氧化碳 (CO)等气体的集中连续监测 ,能准确及时地预报火灾 ,为早期预报矿井火灾提供了较可靠的手段     

无线网技术的区域家庭防盗报警系统

设计了一种新的区域家庭智能防盗报警系统,利用单片机控制技术、无线传感器网络技术和GSM移动通信技术,实现具有联网功能的区域智能防盗报警系统。无线防盗报警探头采用红外热释电传感器和振动传感器双重监测原理确认盗贼是否入侵,并以无线数据传输方式将报警信息传送给家庭报警主机,家庭报警主机再将报警信息通过短信的方式发送到用户手机、小区或地区报警主机上。报警信息发送及时,准确可靠。家庭报警主机可以设置无线防盗报警探头的数量和安装位置等信息,还可以设置报警用户电话、小区或地区报警中心电话。整个报警网络大小可以灵活配置,而且传感器采用无线方式布局,不需室内布线。     

LoRa技术在矿井无线通信中的应用分析

针对现有矿井无线通信系统在上隅角等环境恶劣、数据传输速率要求不高的区域应用效果不理想的状况,通过分析LoRa技术特点,提出了将LoRa技术应用于矿井无线通信的方案,分析了其应用架构,并讨论了LoRa技术在煤矿井下的适用场景:工作面设备运行状态数据和环境参数无线传输,矿压监测系统多种传感器数据、工作面上隅角瓦斯监测传感器数据、采空区测温传感器数据等的无线传输,矿井机电设备监测数据无线传输。     

无线传感器网络在井下煤炭自燃监测中的应用

针对煤炭自燃发火的监测问题,提出了将无线传感器网络技术应用于矿井煤炭自燃动态监测中的方案,介绍了无线传感器网络的体系结构、无线传感器网络节点的体系结构及软件设计等。     

基于ZigBee技术的桥梁挠度无线监测系统的设计与应用

针对传统桥梁挠度监测系统存在的弊端,提出一种采用ZigBee技术的桥梁挠度无线监测系统设计方案,重点设计了桥梁挠度无线监测系统中传感器节点的软硬件,实现了挠度数据自动监测和无线传输。现场应用结果表明,该系统具有移动性强、数据传输稳定可靠和成本低的优点。     

基于信息融合的煤层自然发火监测系统研究

针对目前我国在矿井火灾预警系统检测处理数据不可靠等问题,以单片机作为中央处理器,基于模糊信息融合理论,应用多传感器对煤层自然发火的指标气体和参量进行监测,将监测设备的多只传感器所获得的信息模糊化,再将其融合,从而获取设备精确的状态估计。该系统利用信息融合技术对各种参量进行融合运算和决策,实现了煤层自然发火的早期预测预报,实验结果表明：基于信息融合的煤矿火灾预警系统识别准确率与可靠性大大提高。     

井下液压支架压力在线监测系统设计

针对现有煤矿井下液压支架压力监测系统存在布线困难、组网规模小、传输距离短等问题,采用WaveMesh无线自组网技术,设计了一种井下液压支架压力在线监测系统。该系统通过无线压力传感器采集液压支架的压力数据,压力数据以无线方式传送给无线监测分站,并由无线监测分站通过RS485总线与光纤环网相连上传至地面监测主机。实际应用表明,该系统运行稳定、可靠,可实时、精确监测井下液压支架的压力变化。     

一种小型化超声波管外测压节点设计

压力是反映液压系统工作状态的重要参数,针对传统压力监测方法存在的安装不便、布线复杂等缺点,设计了一种具有无线收发功能的超声波管外测压节点。该节点使用一种新型探头夹具提高了回波信号的稳定性;采用电池供电的低功耗发射接收电路和基于超同步FIFO的高速采集电路,使得节点功耗大幅降低,同时也减小了体积。试验结果表明:该测压节点使用方便,无线收发数据可靠,最大测量误差不超过8%,实现了液压系统的非介入压力测量。     

基于Zig Bee的采空区无线温度监测系统

针对目前采空区防火的困难和不足,设计了一种基于Zig Bee的无线传感器网络对采空区温度进行实时监测。系统各个节点以CC2430为核心,终端温度采集节点通过温度传感器DS18B20采集采空区浮煤的温度,数据经终端节点采用无线的方式传递到路由节点,路由节点通过多跳的方式将数据汇聚到协调器节点,并进行数据处理后通过CAN总线把温度值传递到上位机。该系统弥补了有线设备因布线而带来的成本问题,具有成本低、可靠性高、易于组网的优点。对监测采空区温度,预防采空区浮煤自燃提供了有效的方法。     

JSG-8型束管火灾监测系统井下布置方案探讨

介绍了JSG-8型束管火灾监测系统的工作原理及结构;针对工作面、采空区煤自燃指标气体采集困难的问题,详细阐述了该系统束管测点在工作面及采空区的布置方案,并指出在工作面进行束管测点布置时需考虑对工作面生产的影响程度。     

矿井自燃火灾束管监测系统应用研究

分析了国内外矿井自燃火灾束管监测系统的发展历程及特点,指出澳大利亚研制的矿井自燃火灾束管监测系统能够及时反映自燃区域主要气体的变化趋势,可为矿井自燃火灾提供有效预警。该系统在某煤矿综采工作面的应用结果表明,随着综采工作面的推进,采空区内的O2体积分数逐渐降低,采空区深部边缘的O2体积分数为5%~6%,并逐渐趋于稳定;在综采工作面100~150m内,采空区内的O2体积分数仍然维持在8%以上,应采取相应的技术措施防止采空区遗煤发生自燃现象;在综采工作面150m外,采空区基本处于窒息状态。     

基于模糊聚类分析的采空区自燃“三带”性质研究

针对采空区内不同区域的煤自燃倾向性存在差异性的问题,采用基于模糊聚类分析的采空区自燃"三带"划分方法对不同测点数据进行了分类,分析了不同λ截距阵下各分类的差异性。分析结果表明:不同的λ值可以将数据划分为不同的类别;在一定范围内,随着λ值的增大,原有的类别可以被划分为更小的子类;当λ值增大时,采空区内距工作面较近区域的测点数据更容易被划分为更小的子类,而距工作面较远区域的测点数据分类较为稳定,则可判定距煤壁较远的采空区区域环境性质较为稳定,而距煤壁较近的采空区区域环境性质差异较大;运用F-统计量计算最优的λ,相应分类与采空区"三带"划分相吻合。     

浅埋厚煤层地表漏风对采空区煤自燃影响数值模拟研究

西部矿区浅埋厚煤层通常采用抽出式通风方式,地表漏风不仅使风流紊乱,而且其中的O 2贯穿采空区,与采空区遗煤共同作用使其氧化,从而发生煤自燃,并且产生的CO等有害气体超标,严重影响矿井的正常开采。目前一般采用现场实测、理论分析及实验研究方法对地面漏风引起的采空区内煤自燃的气体浓度场和温度场等进行研究,然而地表裂隙漏风自然发火实验复杂程度较高,理论分析及实验研究方法难以从三维角度认识地表漏风对采空区内煤自燃的影响规律。针对上述问题,根据我国西北矿区埋深浅、煤层厚等特点,建立三维数值计算模型,采用数值模拟与现场实测相结合的方法研究了浅埋厚煤层条件下导气裂隙采空区“三带”分布情况及不同工况下采空区O 2浓度场、CO浓度场、温度场、压力场等的分布规律,并采用ZD5煤矿火灾多参数监测装置进行现场验证。结果表明:采空区内“三带”分布规律和O 2浓度场分布受地表漏风影响明显,采空区顶部O 2容易聚集,改变了采空区内气体流场分布规律,采空区内高体积分数O 2(体积分数为18%~23%)聚集范围为沿采空区走向0~270 m、沿采空区竖直方向3~20 m,特别是在沿采空区走向0~80 m、沿采空区竖直方向3~8 m空间O 2充足、有一定遗煤且热量不容易散失,该区域煤自然发火危险程度较高;采空区内回风隅角压力最小,为-10 Pa,回风口压力最低,进风口压力最大,沿倾向、竖直方向及走向压力均逐渐增大;采空区内温度和CO分布规律类似,在采空区底部受顶部漏风影响很小,主要受工作面进风隅角影响,热量积聚和CO聚集规律与不漏风时基本一致,而从采空区中部开始,温度和CO主要受顶部漏风影响,在中部区域温度和CO均呈现“O”形圈分布,采空区顶部,温度和CO在每个断裂带与采空区交接处达到极大值,并向两侧递减,在最深部的断裂带与采空区交接处出现最大值。     

基于无线传感器网络的煤炭自燃火源监测系统的设计

无线传感器网络因可在小规模、低成本的器件上实现处理、存储、传感和通信的一体化,广泛应用于环境监测等领域。文章在分析现有的煤矿井下自燃火源监测技术所存在的不足基础上,提出了一种基于无线传感器网络的煤炭自燃火源监测系统,介绍了该系统的结构、传感器节点、接入网关节点的设计,给出了微型传感器节点的软件设计。该系统可实现现有的有线系统无法实施的特殊区域温度的监测功能,有效地提高了煤矿的安全生产水平。     

采空区瓦斯抽采钻孔参数及注氮防灭火研究

钻孔抽采能够影响采空区内部风流的运动,从而导致采空区流场发生变化,增加工作面向采空区的漏风,同时钻孔周围呈现负压状态,漏风风流也不断向钻孔周围补充,采空区煤体在漏风集中区域呈现氧化升温状态,存在采空区遗煤自燃问题。针对上述问题,研究了钻孔抽采条件下采空区最优注氮防灭火方案。以白龙山煤矿10201工作面为背景,用数值模拟软件对工作面采空区进行仿真,分析了不同抽采参数下的采空区流场和温度场分布,依据合理钻孔参数确定了最优注氮条件。结果表明:抽采负压为30kPa时瓦斯抽采效果良好,氧化升温带增幅相对较低;钻孔间距为6m时抽采效果佳且工程量较小;进风侧注氮口与工作面距离为75m、注氮流量为1 500m^3/h时,可以很好地缩小氧化升温带宽度并节约成本。实际应用结果表明:综放工作面及上隅角瓦斯体积分数得到了有效控制,均低于1%;抽采管路及上隅角CO体积分数分别低于0.040%,0.032%,采空区煤体未发生自燃,采空区瓦斯抽采和注氮取得了良好的应用效果。     

无线传感器网络在电力系统中的应用

概括了目前应用于电力系统中的几种主要的通信技术,包括电力线载波通信、光纤通信和无线通信技术,分析了几种通信方式的优势和不足。介绍了无线传感器网络的应用现状,研究了无线传感器节点构成与工作原理,并探讨了无线传感器网络在变电站自动化系统、电能质量监测、配电网设备监控与故障定位、输电线路实时监测等方面的应用。     

高瓦斯矿井采空区瓦斯与煤自燃耦合规律研究

针对目前采空区瓦斯与煤自燃共同致灾数值模拟仅考虑流体影响、未考虑其他物理场影响的问题,采用Comsol-Multiphysics多场耦合数值模拟软件建立了采空区瓦斯与煤自燃耦合模型,分析工作面采场与采空区瓦斯和O2分布规律,探讨抽采量和进风量对高位抽采巷道瓦斯浓度和采空区底板O2浓度的影响,并综合确定最佳抽采量和进风量。结果表明:随着抽采量的增大,瓦斯抽采浓度先增大后减小,采空区氧化升温带宽度呈正相关增长,综合考虑瓦斯抽采效果与自然发火防治,建议高位抽采巷道最佳抽采量为90m^3/min;随着进风量的增大,高位抽采巷道瓦斯浓度和纯量先增大后减小,采空区进风侧氧化升温带宽度明显增大,最大时达到109.3m,而回风侧氧化升温带宽度变化幅度很小,综合考虑瓦斯抽采效果与自然发火防治,试验工作面最优进风量为1 500m^3/min。