矿用声发射监测主机研制

针对传统矿用声发射监测系统采用井下嵌入式主机采集信号并实时处理、传输结果数据到地面显示的方式存在成本高、稳定性差、产品体积大等缺点,提出了井下实时采集、实时传输,地面进行信号处理、结果显示的方法。结果证明该方法大大降低矿用声发射监测系统成本、提高了产品稳定性、减小了产品体积,很好地解决了传统矿用声发射监测系统的现有问题。     

瓦斯监测分站高速信号传输故障分析与处理

针对瓦斯监测分站传输数据错误、网络端口频繁掉线进而影响整个工业以太网冗余环网传输故障的问题，通过对高速信号设计的长度及布局方式等方面研究，解决了高速信号传输线不等长、阻抗不匹配等设计疏漏导致的网络传输故障的问题；从故障现象、Web网页故障记录以及交换机底层交换数据分析原因，对高速差分信号线的理论原理及布局进行更改硬件电路。室内试验以及现场反馈表明：更改后的矿用分站高速信号相位保持一致、阻抗一致，通信恢复正常，有效解决了现场故障问题。     

煤矿监控系统通讯电缆电磁兼容性技术

探讨了煤矿监控系统中矿用通讯电缆的电磁辐射、电磁场对电缆及矿用通讯电缆端口的干扰,论述了煤矿井下相邻电缆之间电容性耦合、电感性耦合的信号串扰以及矿用通讯电缆的分布参数对电磁兼容的影响,并对其进行详细的分析和研究,提出解决这些问题的办法。     

矿用多芯供电电缆中动力芯线对信号芯线的电磁干扰

研究了矿用５芯供电电缆中动力芯线的电磁场对信号芯线的干扰模式,针对ＡＭ５００采煤机探讨了信号线上的干扰电压,认为在设置共模抑制电路的基础上可以舆数字基带信号,为使用多芯电缆进行微机通信作了前期探讨。     

煤矿采掘机械监控系统抗干扰设计

针对煤矿采掘机械监控系统井下工作环境恶劣,引起干扰的情况复杂等特点,分析了煤矿井下引起干扰的主要干扰源,并且从供电电源、信号传输通道和提高监控系统敏感元件的抗干扰措施三个方面进行了硬件抗干扰设计,并结合数字滤波器、软件冗余等软件抗干扰措施,实现了监控系统的抗干扰设计,并对其它严酷环境下系统的抗干扰研究具有参考作用。     

矿用高压电缆绝缘在线监测系统的研究

矿用高压电缆的绝缘状况对煤矿电网的正常运行意义重大,而局部放电（PD）信号的提取与分析是矿用高压电缆绝缘状况监测的关键所在。设计并开发了一种矿用高压电缆的在线绝缘监测系统,介绍了其工作原理和结构组成,采用了融合形态学滤波与基于Sqtwolog函数的小波阀值的PD降噪方法,通过分析矿用电缆的局部放电情况来评估电缆的绝缘状况。经实验室模拟放电试验和对平煤股份十矿配电中心的MYJV型6 kV交联聚乙烯铜芯电缆进行在线监测,结果证明监测系统可以有效去除噪声干扰,并能准确地反映矿用电缆的绝缘状况。     

矿用钢丝绳在线检测系统

针对目前矿用钢丝绳缺陷诊断检测精度不高、易误判的问题,提出了采用法平面和切平面特征两级综合判断法,设计了一种新型三轴磁记忆阵列传感器,构建了矿用钢丝绳在线检测系统。该系统以单片机为主控核心,采集到的数据通过无线串口,基于UART协议传输到上位机,采用集合经验模态分解(EEMD)降噪方法,去除磁记忆信号中的干扰噪声。试验结果表明,对于钢丝绳断丝缺陷,矿用钢丝绳在线检测系统准确输出了磁记忆信号的法平面信号和切平面信号,检测准确率达到98.87%,误检率降低了4.13%。     

煤矿井下随钻测量信号泥浆脉冲传输特性研究与试验

基于定向钻孔的地质保障技术可实现矿井致灾隐患的超前探查与治理,但受现有有线随钻测量定向钻进装备制约,存在信号传输干扰因素多、对定向钻具要求高、地层适应性差等不足,亟待开发矿用泥浆脉冲无线随钻测量系统。结合煤矿井下近水平定向钻孔施工特点,小泵量、低泵压和小直径条件下工作需要,建立了泥浆脉冲信号发生机构和水力通道模型,分析了泥浆脉冲信号传输速度、传输强度、衰减规律和传输影响因素等特性,给出了信号反射与透射、泥浆泵噪声干扰、孔内钻头旋转干扰和冲洗液流道阻塞等影响因素的针对性处理方法。分析结果表明,煤矿井下近水平定向钻进宜采用正脉冲方式进行信号传输;以清水作为冲洗液时信号传输速度为1 366.20~1 445.11 m/s;信号脉冲幅值可通过改变流道控制阀与孔板之间的间隙进行调整;信号传输衰减系数随冲洗液流量增大而线性增大,随钻杆柱内径增大而逐渐减小,当信号发射频率f＞0.2 Hz后,衰减系数维持在0.126×10-3 m-1左右;采用煤矿井下常用钻杆,孔深1 500 m时孔口接收信号强度为孔内信号发射强度的73.74%~90.71%。现场试验表明,开发的矿用泥浆脉冲随钻测量系统信号传输误码率为3.2%,脉冲信号实际幅值一般小于理论计算幅值,但误差小于10%,最大实钻传输距离达到1 566 m,且具有更深的信号传输能力。     

智能化煤矿机电设备状态监控系统研究

煤矿机电设备在地下易受到干扰,难以及时传送监控数据,为减小噪声对机电设备数据传输设备的影响,设计智能化煤矿机电设备状态监控系统。在硬件设计中,分别设计数据存储卡接口、数据采集单元电路、数据传输单元射频芯片接收装置,减少噪声对监控系统信号传输能力的影响。在软件设计中,计算机电设备监控数据节点位置,选取距离最小的线路,连接数据节点最佳路径。设计实验中,在无噪声干扰、单干扰源、双干扰源的环境下,分别测试最佳信道通路。根据实验结果可知,随着干扰源的增加以及传感器间距离的增加,数据传输的难度逐渐增大。在智能化煤矿机电设备的数据传输过程中,使用16信道的数据传输效果最好。     

单片机测控系统中的抗干扰设计

文章针对单片机测控系统实时性强、干扰因素多等特点,从干扰源、干扰渠道为切入点,描述了单片机测控系统干扰的引入原因,然后从软件抗干扰设计与硬件抗干扰设计的角度系统而详细地介绍了单片机测控系统在抗干扰设计方面的注意事项,并分别提出了具体的抗干扰设计方法,对从事煤矿智能化系统产品研制有着实际的借鉴作用。     

双绳缠绕式煤矿深井提升系统钢丝绳张力主动控制方法

针对双绳缠绕式煤矿深井提升系统运行过程中钢丝绳张力不平衡问题,提出了钢丝绳张力主动控制方法。首先,分析双绳缠绕式煤矿深井提升系统钢丝绳张力与浮动天轮液压缸负载力之间的关系,考虑系统存在的非线性问题,建立了提升系统钢丝绳张力主动控制模型;其次,由于煤矿深井提升环境恶劣,因此钢丝绳张力反馈信号通过无线装置进行采集,考虑提升系统运行过程中钢丝绳张力反馈信号通过无线传输存在不确定延时问题,基于系统控制模型构建了钢丝绳张力主动控制矩阵,设计了钢丝绳张力无线反馈信号传输延时补偿观测器,证明了包含延时补偿观测器的钢丝绳张力主动控制模型的稳定性;然后,考虑钢丝绳张力主动控制模型是一种严格反馈模型,存在输出约束问题,提出了反步控制和障碍李雅普诺夫函数相结合的钢丝绳张力主动控制方法,并证明了钢丝绳张力控制下的提升系统稳定性;最后,利用双绳缠绕式煤矿深井提升试验台对提出的传输延时补偿观测器及钢丝绳张力主动控制方法开展了实验验证,实验结果表明,延时补偿观测器可有效减小由于无线传输造成的钢丝绳张力反馈信号滞后量,与传统的被动式钢丝绳张力调节装置相比,在高速和低速工况下,提出的钢丝绳张力主动控制方法均可以更有效地减小2根钢丝绳张力差,进一步保证提升系统的安全运行。     

基于DSP的滤波器在井下瓦斯信号检测中的应用

随着煤矿井下大量的变频设备以及其他大功率电气设备的广泛使用,所产生的高次谐波和电磁脉冲都会对监控系统所检测的瓦斯信号的传输产生干扰,使监控系统无法提供准确可靠的监测数据。论述了一种基于DSP滤波器的设计,它可以有效地减少高次谐波和电磁干扰对瓦斯信号传输的影响,避免了因干扰产生的高值断电、通讯中断等故障而影响矿井安全生产。     

钢绳芯输送带断裂实时监测系统

基于漏磁检测原理,设计了一种矿用钢绳芯输送带断裂实时检测系统。系统采用霍尔片为主要探测元件检测芯绳断裂,利用速度传感器判断断裂位置,由信号处理电路完成输出信号的放大、滤波、检波和峰值保持,单片机根据A/D转换器采集的数据完成断裂事故的判断和处理。系统结构简单,工作稳定可靠,初步具备了煤矿应用基础。     

基于光纤信号传输的矿用传感器设计

为了适应矿山物联网的发展和煤矿智能化矿山的建设,解决现有基于RS485、CAN通信技术的传感器设备普遍存在的交互速率慢、传输距离受限、电磁干扰瞬时通信丢帧等难题,开发了一种基于光纤信号传输的矿用传感器。该装置采用了光电转换模组的低功耗设计、可实现供电和数据交互的光电混接连接器设计,传感器对外通信速率不低于100 Mb/s,传输距离不小于6 km,能够满足智能化矿山检测层传感器防潮、防湿、防粉尘、传输速率高、传输损耗小、传输距离远、误码率低、抗电磁干扰等要求,为智能化传感器大数据、多信息的快速传输提供了硬件基础,推动了安全监控系统检测层设备的技术升级。     

电力线扩频载波通信技术在矿井通信中的应用

提出了一种电力线扩频载波通信系统。该通信技术在矿井通信系统中具有良好应用效果,并且具有可靠性高、抗干扰能力强及传输距离远等特点,可降低矿井通信投入的成本,增加铺设的使用范围,提高监测装置的使用效率,有效改善了煤矿井下通信的传输质量,在矿井通信系统中的具有广泛的应用前景。     

煤矿安全监控信号传输抗变频干扰技术改造

随着煤矿企业节能减排意识的不断提高,变频器广泛应用于煤矿电气设备中。变频器运行过程中会产生大量的高次谐波,高次谐波会对弱电信号传输产生很大的干扰。通过对变频器对KJ90NB煤矿安全监测监控系统产生干扰原因分析,提出解决方案,对安全监控信号传输抗变频干扰技术进行改造和应用。改造后的KJ90NB煤矿安全监控系统性能良好,系统运行稳定、安全、可靠。     

在线非接触式钢丝绳线径的检测

由电荷耦合器件(CCD)构成的线径测量系统,可快速、直观、非接触、实时对线缆直径进行测量。应用在煤矿提升钢丝绳的检测中,对提升设备的可靠运行具有重大意义。     

索道动静张力的在线测量

通过对测力传感器测试原理的研究,利用钢丝绳张力测力传感器对索道进行现场在线测量,揭示在在线测量下,索道动静张力与测量信号的关系,为索道的正常安全运行提供了重要的监测数据。