基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统的设计

监测瓦斯浓度是预防瓦斯爆炸的有效手段之一。提出在井下设置传感器节点,利用射频芯片构建无线传感器网络,对煤矿瓦斯浓度进行实时监测的方法。与传统的有线监测系统相比存在着布线困难,高成本的问题,此设计解决了传统方法中出现的问题,对预防煤炭安全事故有着重要的意义。     

基于光纤传感器的采场瓦斯监测系统设计

针对煤矿传统瓦斯检测仪器的缺点及监测数据有线传输组网的不便,设计了一种基于Z igBee无线网络技术、用于测量煤矿采场瓦斯含量的的光纤检测系统。采用光纤检测瓦斯含量具有快速、准确、稳定的特性,结合先进的Z igBee无线网络传输技术,可以对采场瓦斯含量进行实时、快速地测量,是准确分析采场瓦斯分布规律、科学预测瓦斯突出、确定有效的通风方式的数据基础。     

基于ASGSO-SVR模型的瓦斯传感器故障诊断

针对现行煤矿瓦斯传感器常见的卡死、冲击、漂移等故障,运用支持向量回归机建立多传感器数据融合的瓦斯浓度预测模型,详细研究影响该预测模型精度的相关参数选择方法,提出用ASGSO算法自适应优化支持向量机预测模型参数的算法,将模型预测结果与现场实测瓦斯浓度相比较得到残差δ,用于对瓦斯传感器故障的诊断。用现场监控数据对该方法进行离线仿真实验,得到残差信号的变化曲线。通过选择合理的阈值,判断传感器是否处于故障状态。结果表明,ASGSO算法参数优化对提高SVR预测模型的精度有很大帮助,此方法对瓦斯传感器的常见故障的诊断是正确和有效的。     

基于无线传感器网络的瓦斯监测系统设计实现

瓦斯灾害严重威胁煤矿安全生产和作业人员的生命安全,对瓦斯浓度进行实时的监测是预防该类事故发生的有效途径之一。通过在井下设置传感器节点,并利用射频芯片构建无线传感器网络,实现了瓦斯实时监测系统,增加了监测数据的稳定性和可靠性。     

多传感器模糊信息融合算法在煤矿瓦斯监测中的应用

当前不少的煤矿都已经构建起了自身的煤矿瓦斯监控系统,然而如何对瓦斯、压力、温度以及风速等多传感器返回的数据进行判断,评价当前的煤矿瓦斯风险,就成为了一个亟待解决的问题。文章首先对多传感器信息模糊评判以及多传感器模糊信息融合算法进行介绍,之后对相关的实验数据展开分析。     

基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统

在现场环境中布置的大量的传感器,可以对环境实现智能监测．本文针对现有矿井瓦斯检测有线通信系统急需向无线通信改进的实际情况,将分布于井下的所有瓦斯传感器节点纳入一个智能化、结构灵活的无线网络系统,组成基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统。     

多传感器模糊信息融合算法在煤矿瓦斯监测中的应用

为确保煤矿生产的安全性,最大限度的防止瓦斯爆炸事故的发生,需要构建煤矿瓦斯监控系统,借助大量传感器对井下信息进行检测。本文首先对多传感器信息模糊评判以及多传感器模糊信息融合算法介绍,之后对相关的实验数据展开分析。     

基于BP神经算法可预测的快速瓦斯传感器研究

基于传统的瓦斯传感器检测原理,提出了一种基于BP神经算法的可预测的快速瓦斯传感器。研究以FPGA为核心处理器,在进行当前瓦斯浓度检测的软件设计过程中,加入BP神经算法反演策略,实现可预测的瓦斯传感器功能。传感器可以通过当前时刻的前几个瞬时瓦斯浓度值,预测当前瓦斯浓度的稳态值,实现浓度检测的可预测性,同时也提高了瓦斯传感器的检测速度。     

基于LoRa无线通信的矿用瓦斯检测传感器设计

针对目前有线瓦斯传感器系统布线十分繁琐并存在监测盲区等问题,提出了一种基于LoRa无线通信的瓦斯传感器设计方案,介绍了该传感器的工作原理、硬件组成、软件设计。测试结果显示,该传感器具有功耗低、安装简便、安装范围广泛等优点,可以实时检测井下任何地点的瓦斯数据。     

风量比例法在甲烷传感器优化布置中的应用

为了对井下瓦斯进行及时、有效地监控,提出将节点风量覆盖法作为瓦斯传感器放置的理论依据.首先建立通风网络各节点的瓦斯比例矩阵以及风量覆盖矩阵,定义目标函数及约束条件,将问题转换为0-1规划问题,给定覆盖度具体数值,利用隐含枚举法求得最佳布点.以一小型矿井通风网络为研究对象,结果表明,在瓦斯安全监控过程中,通过合理确定瓦斯传感器的数量和覆盖度数值,应用恰当的0-1规划法求解通风网络,可以求得瓦斯传感器的宏观布点.     

巷道竖直方向瓦斯传感器部署

针对煤矿井下瓦斯传感器的安放位置参数缺乏提供理论依据,首先建立了巷道几何模型,根据湍流状态下的守恒方程以及湍流动能方程和湍流耗散率方程以及标准k-ε模型,仿真了井下巷道数值方向上瓦斯的分布情况.通过比较巷道纵断面瓦斯的分布情况,得出：瓦斯传感器应放置在距顶板小于等于0.3 m的位置.该结论与煤矿安全标准中的规定吻合.     

矿用激光甲烷传感器的稳定性试验及应用

为解决郭庄煤矿采煤工作面甲烷传感器频繁标定、稳定性差的问题,通过分析激光甲烷传感器的工作原理,对不同环境下传感器的稳定性进行试验分析,测试高温湿度下激光甲烷传感器的检测精度,通过与催化式甲烷传感器检测精度对比,结果表明:激光甲烷传感器的检测精度高、响应速度快,能实时检测工作面内甲烷气体浓度,保证矿井的安全高效生产。     

基于敏感膜折射率变化的光纤甲烷传感器

根据光波导理论,分析基于敏感膜折射率变化的光纤甲烷传感原理,设计并制作含笼形分子A的聚合物敏感膜的光纤甲烷传感器,通过甲烷传感实验评价传感性能,以现场瓦斯气体样品验证其有效性。数值计算表明,当敏感膜折射率n2介于1.441～1.447时,传感器归一化光功率随n2增加呈线性快速下降,适宜制作高灵敏度折射率型光纤甲烷传感器。实验发现,当甲烷浓度在0～27.0% (v/v)范围内,传感器信号随甲烷浓度增加呈线性增大,其斜率为0.007,相关系数R2＝0.963,该结果与数值计算结果相符;甲烷最低检出限2.80% (v/v),响应时间120s,且传感器对一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氧气、氮气等非甲烷类气体不产生响应,选择性良好;用于现场瓦斯气体样品中的甲烷检测时,其测量结果与气相色谱法一致,相对误差1.47%。     

可调谐半导体激光吸收光谱式甲烷传感器温度补偿技术

随着可调谐半导体激光吸收光谱气体传感技术的发展,基于该技术的矿用甲烷传感器成为当前煤矿瓦斯监测领域的研究热点,相关产品已陆续投入煤矿现场应用,由于煤矿应用环境的复杂性,传感器测量准确性受环境温度的影响较大。针对这一问题,提出了一种基于分段插值和重心插值的自适应融合的迭代补偿算法,该方法首先取标定温度下浓度的值,计算传感器测量温度影响率,然后求出重心拉格朗日插值的不同温度下的插值函数,在此基础上再对被测浓度甲烷值进行分段插值得到新补偿温度影响率,由该新的补偿温度影响率得到补偿后的甲烷值,依此实现自适应的迭代对激光吸收光谱气体测试数据进行补偿,并进行了大量相关实验验证,在高瓦斯情况下,测量误差减小到1%,在低浓度瓦斯情况下,测量误差减小到0.01%;工程应用结果表明该补偿技术的应用有效的减小了传感器甲烷浓度测量的误差,为激光传感器在煤矿现场的正常运行提供可靠保障。     

基于PIC单片机控制的井下瓦斯监控系统

在煤炭工业生产中,对井下瓦斯浓度的监控十分重要,研制瓦斯监控系统对煤矿安全生产具有重要意义。给出了单片机控制的井下瓦斯监控系统的设计,介绍了系统的组成和以PIC16C774单片机为核心控制器的系统硬件设计和软件编程。     

基于微震和应力动态监测的煤岩破坏与瓦斯涌出关系研究

采用微震监测技术、应力实时在线监测技术对方山矿新井11041工作面回采过程中煤岩破坏与应力变化进行了实测研究,结合工作面抽放和风排瓦斯涌出量监测数据,得到了综采工作面煤岩破坏、应力变化和瓦斯涌出三者之间的关系。研究表明:1)微震事件能量峰值的出现略早于工作面前方煤体应力极值和瓦斯抽放指数峰值,而工作面风排瓦斯涌出量峰值又略晚于瓦斯抽放指数峰值,可以根据微震事件能量变化来间接反映工作面煤体应力变化和瓦斯涌出情况;2)工作面基本顶的周期性运动是诱发工作面风排瓦斯涌出量周期性变化的主要原因,当基本顶周期性断裂时,采空区瓦斯涌出增大,工作面风排瓦斯含量变大,且瓦斯主要来源于采空区积聚瓦斯。     

基于混合物理论的含瓦斯煤本构方程

以混合物理论的Truesdell公设为基础,认为含瓦斯煤是由固相煤、游离相瓦斯和吸附相瓦斯组成的饱和混合物,采用理论推导的方法构建含瓦斯煤的本构方程.方程表明,含瓦斯煤的力学变形特性由各组分特性、瓦斯吸附解吸作用和煤体的孔隙分布共同决定.不同瓦斯压力条件下含瓦斯煤的应力-应变曲线表明：吸附瓦斯促使煤体产生膨胀变形,降低其弹性模量;围压也将对含瓦斯煤的弹性模量和变形产生重要影响.     

基于CFD的矿用催化甲烷传感器气室设计优化

为了优化矿用催化甲烷传感器的响应速度,利用计算流体动力学(CFD)对传感器气室的内部流场与甲烷扩散特性进行数值模拟分析。通过改进出气口的设计,利用螺纹配合间隙进行排气,成功加快气室内部甲烷扩散,使传感器的响应时间降低30%以上。     

基于双相介质理论的煤层甲烷预测技术

基于双相介质理论研究了双相各向同性介质中的纵波方程，并对煤层甲烷进行地震波动方程的数值模拟．正演得到的叠后记录双相介质的反射波振幅明显弱于单相介质，表现出低频共振、高频衰减及固相位移与流相位移为反相的特性．与地震资料和实际开采资料对比吻合较好．