基于Labview的种子烘干线信息采集监控系统

针对种子烘干线内环境难以实时监控问题,设计了一种基于RS485传输模式,利用分散式传感器和模拟信号集结器adam4117建立的环境数据采集传输系统,在此基础上通过Labview技术开发了一个由计算机控制的信息监控软件,完成了对烘干线内主风道风压风速、通风口温度、单仓内上下温度以及上下湿度、风速风向等信息的实时采集。最终通过现场使用验证了该系统的可用性。     

多参数无线传感器网络监测系统设计

针对传统物理布线式的传感器数据采集监测系统布线繁琐、功耗大、结构单一、动态性能差等特点,设计了一种基于ZigBee技术、包含一个数据基站和多个多参数终端采集节点的无线传感器采集系统。采用低功耗、无线收发性能良好的CC2530作为系统节点和数据基站的主控芯片。通过Z-Stack协议栈和OSAL操作系统,实现了基于ZigBee的无线传感器网络的通信和组网。考虑到采集现场对不同信号的需求,该系统可同时采集数字信号和模拟信号。节点通过CC2530主控芯片的串行外设接口(SPI),采集数字化传感器输出信号;通过扩展AD7656实现6通道并行A/D转换,从而采集多个传感器输出的模拟信号。实测结果验证了系统的网络传输性能和动态拓扑结构,以及各终端采集节点对数字信号和模拟信号的采集性能。基于ZigBee的无线传感器网络技术优势突出,必将成为传感器信号采集行业的发展方向。     

数字式横风传感器设计与实现

基于风洞实验提出了一种自动监测横风风速及风向的设计方案,研制出一种数字式横风传感器;通过建立数学模型,重点分析讨论了气流压差和空气密度对横风风速的影响,依据空气动力学相关理论推导出横风风速计算公式,给出了设计参数并进行了实验验证;简要介绍了传感器硬件电路结构和工作原理,以及下位机软件程序设计;差压传感器通过横风探头感应气流变化采集压差信号,温度传感器监测环境温度,通过查表法得到空气密度,微处理器MSP430结合气流压差和空气密度计算出风速;采用IIR数字滤波算法,有效抑制了压差信号的高频噪声干扰;通过异步通信方式对传感器进行零点标定,消除零点漂移。     

矿井火灾风烟流区域联动与智能调控系统研究

针对矿井通风异常情况下应急决策与智能调控水平不高、无法实现风烟流远程控制的现状,设计了矿井火灾风烟流区域联动与智能调控系统;结合通风网络结构,分析了火灾时期风烟流区域联动控制机理,即通过设置烟雾传感器、可调风门等通风设施及远程调控,实现火灾时期烟流区和非烟流区2个并联分支的风量按需分配;研究了矿井火灾风烟流智能调控的影响因素,通过分析矿井火灾前后通风网络结构,构建了火灾风烟流智能调控模型,并介绍了可视化功能实现算法。该系统根据火灾时期火区风阻、通风网络结构、主要通风机运行参数等得出各分支实时风量,通过模拟火灾过程计算关键巷道理想风量并设置阈值,当实际风量与阈值误差超过10%时远程调控风门开度,以实现最佳风量分配。应用结果表明,系统对巷道风量的模拟计算结果、可视化界面显示结果与现场测定结果具有很好的耦合性。     

复杂矿井通风网络可视化动态解算及预警技术

针对存在煤层倾角大、地质构造复杂、开采时间长等情况的复杂矿井,采用传统的通风网络人工分析方法或常见通风网络解算软件存在工作量大、效率低、错误率高、解算不全面等问题,从而不能实时、全面掌握井下各巷道的通风安全状况。以南桐煤矿通风系统为研究对象,根据其通风系统复杂特征,从通风网络动态解算模型及方法、矿井通风阻力参数测定、通风异常预警、通风系统可视化等方面研究了复杂矿井通风网络可视化动态解算及预警技术,并依据该技术开发了矿井通风网络可视化动态解算及预警系统。应用表明,该系统解算风量与实际风量的误差小于10%,解算结果可实时、动态显示,实现了矿井风速及风压参数全量程精准测定、全矿井通风网络动态解算、通风异常连续分析与预警。     

矿井局部通风智能调控系统及关键技术研究

目前矿井局部通风自动控制方式采用手动调节通风机频率,且风筒参数依靠人工采集,缺少准确、可靠的监测方法来反映通风状态,无法为准确调节风量提供依据。针对矿井局部通风智能化建设需求,提出了矿井局部通风智能调控系统,从系统组成、原理、功能等方面详细介绍了系统总体设计方案。根据多传感器实时监测数据,提出了局部通风参数计算方法及通风系统功耗分析方法,通过分析风筒阻力动态分布对风筒阻力和功耗异常进行研判和快速定位,结合监测参数对风量进行超前模拟,以确定最佳供需匹配调控方案。根据工作面瓦斯涌出规律,提出了基于瓦斯涌出量监测和通风机变频调风稀释瓦斯的智能调风方案,制定了5种局部通风机变频调控规则,实现了局部通风智能化供需匹配。采用贝叶斯网络算法对局部通风机和传感器设备健康状况进行诊断,利用粗糙集和遗传算法提取局部通风正常供风和故障状态的特征样本和前兆信息,基于支持向量机建立局部通风故障决策规则,建立局部通风异常研判和预警模型,实现了对局部通风状态及发展态势的研判及预警。以某矿掘进工作面局部通风为例验证了该系统通风参数计算方法,为局部通风异常研判与预警提供了基础数据。     

基于有向通路矩阵法的风速传感器最优布置

现有矿井风速传感器布置方法存在确定的传感器分支因风速小于传感器启动风速而无法精准测风,大多数方法需要列出多个矩阵、计算复杂,部分方法选择出的传感器位置不合理等问题。为了实现矿井的无盲区全覆盖风量监测,用最少的风速传感器监测所有巷道的风量变化,采用有向通路矩阵分析传感器分支的覆盖范围,提出了基于有向通路矩阵法的风速传感器最优布置方法。该方法根据通风网络图的风流方向确定唯一的有向通路矩阵,进而确定分支的覆盖范围,选取覆盖范围最大的分支确定风速传感器的位置。实例结果表明:基于有向通路矩阵法的风速传感器最优布置方法可以实现矿井的无盲区全覆盖风量监测,而且传感器数量小于等于独立有向通路的数量;计算分析结果表明:按照该方法布置传感器,存在一个传感器分支有6%的测量误差时,对通风网络影响度最低为0.52,对其他分支的影响度最低为0,并且计算误差随着传感器数量增加而减小;若要使传感器分支误差对通风网络的影响度小于1,则应布置12个以上的风速传感器。     

矿井通风安全智能监测监控系统研制

为实现矿井正常生产或救灾时风量自动调节与控制,研制了一种矿井通风安全智能监测监控系统,介绍了该系统的结构、硬件配置及软件开发。该系统实现了通风安全参数——风速、瓦斯浓度、温度、风压和风量的实时监测和显示,为灾害预警及控制提供了依据;在风量不足或富余时可自动调节风门开闭状态和开启程度,以满足用风地点的供风需求和救灾需要。     

智能化测控系统在分层注汽实验中的应用

设计了一套用于分层注汽实验的智能化测控系统.主要介绍了该系统的结构组成、功能以及技术指标;系统以计算机技术、现代传感器技术、自动控制技术为基础,能够对实验过程中16路模拟信号(包括压力、温度、液位、流量等)、32路开关信号进实时采集监测,能够自动控制各设备的运行状态,实现实验流程的自动切换,能够满足分层注汽、井下工具密封性检测以及热采工具的高温高压性能检测等实验要求;在系统中建立实时数据库和历史数据库,对采集的数据、键人的命令等进行管理和相关分析,提供多方面的数据参考依据;另外,为保证系统运行稳定、可靠,采取了多项提高可靠性的措施,包括选用高可靠性工控机和专门设备,设计备用手动操作器和现场显示单元.     

风门光电控制

<正> 风门是煤矿通风系统中一个重要组成部分。由它控制着矿井通风的流向。风门的工作状态一旦失常,将导致通风系统紊乱,直接威胁矿井安全。我矿是个百年老矿,又是多水平开采,巷道多,通风系统复杂。为节省人员,经过矿通风区职工的努力,既早实现了风门气动控制,无人看守。该系统虽然简单,但在多年的使用中     

速度和推力控制律设计

主要介绍了自动油门的工作模式和控制律算法设计。自动油门两种工作模式为:指示空速/马赫数保持和推力控制。其工作模式由自动飞行控制系统的纵向接通模态直接决定。在推力控制模态算法中,发动机目标压力比和现时压力比的差值为主控信号;在速度保持模态算法中,速度差是主控信号。经过调参转换为油门杆指令速率,驱动油门执行机构,伺服电机跟踪转速指令并转换为油门偏转角度,输出给发动机产生相应的推力。以某型飞机为控制对象,进行了数学仿真,仿真结果表明该控制律是可行的并具有良好的应用前景。     

Control strategies for ventilation networks in small‐scale mines using an experimental benchmark

In view of the frequent ventilation network changes during production in underground mining, decreasing sensors and actuators without altering production control and safety is one of the chief engineering challenges. This work is focused on modeling identification and control strategies for underground ventilation networks in small‐scale mines using an experimental benchmark. Guidelines to obtain a discrete state space model are provided, considering the conservation laws in the network to define the structure of the linear model. The main purpose of the paper is to analyze the use of classic controllers in the mine ventilation system when there are limitations on the number of sensors and actuators available to design a feedback control system. A comparison of three classic control strategies is presented considering the a constraint on the available number of sensors. Experimental and simulation results are presented.     

基于ATmega16单片机的智能伞控制系统的设计

智能伞控制系统选用ATmega16单片机为核心控制芯片,集风速、光强、雨水传感器和其他辅助模块为一体;雨水传感器把采集到的雨量信号经过光电转换模块转化为脉冲宽度信号;风速传感器将风杯转速转化为电信号;光强传感器同时对流过两个光敏二极管的电流进行积分,并转换为数字量;所有的信号都传给单片机,经过微机分析,根据已经设定好的模糊算法,执行相应的驱动电机程序或保持系统状态不变,并在LCD上显示实时雨水、风速、光强和时钟等相关信息,从而实现了户外伞的自动化运行和管理。     

模糊PID和Hopfield神经网络在矿井通风系统中的应用

针对传统的PID控制或者单一的模糊控制无法准确控制矿井通风系统风量的问题,提出了一种采用模糊PID调节器和Hopfield神经网络调节器对矿井通风机的转速、风门、风量进行控制的方法。该方法利用模糊控制器对PID参数进行实时修正,并结合Hopfield神经网络的联想记忆功能和反馈调节特性,实现矿井通风机风量的快速、稳定输出。仿真与实验结果表明,模糊PID调节器和Hopfield神经网络调节器可以准确控制矿井通风机的转速和风量,实现通风系统的稳定输出。     

涡轮增压汽油机气路预测模型的建立与预测控制

针对涡轮增压汽油机气路系统中节气门与废气旁通阀动力学耦合、机理建模复杂的问题, 本文提出基于神经网 络模型的气路系统预测控制方法,实现了节气门与废气旁通阀的协调控制. 首先, 针对涡轮增压汽油机气路系统map与 机理混合描述的特性, 利用系统的输入输出数据,采用反向传播神经网络(back propagation neural network, BPNN)训 练得到一个非线性气路模型; 其次, 基于泰勒展开式对预测模型进行线性化, 并对模型的精度进行了验证,进而利用该 模型预测系统的未来动态; 然后, 在考虑系统存在输入约束的条件下, 设计了一个线性模型预测控制器对节气门与废气 旁通阀进行协调控制, 实现了进气歧管压力和升压的跟踪控制进而满足发动机的扭矩需求; 最后, 通过离线仿真和基 于dSPACE的快速原型实验(rapid control prototyping, RCP)验证了控制系统的有效性和实时性.     

矿井三维通风在线分析系统的研究与应用

介绍了一种矿井三维通风在线分析系统的实现方案。该系统采用3DGIS数字矿山基础信息平台的企业管理器模块对井下数据进行整理、加工及存储,根据该模块中存储的巷道网路、通风设备以及通风设施等数据自动建立通风网络拓扑关系;结合煤矿安全监测监控系统监测的实时风速数据,利用通风网络解算算法实时监控矿井通风系统运行状况,分析通风异常原因,并采用3DGIS数字矿山基础信息平台的企业应用平台模块将分析结果以三维可视化形式予以展示。该系统在四台矿的应用取得了良好的效果。     

模拟冷却塔计算机控制系统的设计与实现

为了在实验室内精确的模拟各种冷却试验,研制了采用抽风式机械通风结构的逆流式模拟冷却塔,介绍了该塔的整体结构和工作原理;以流量或温度作为被控对象,可以近似看作一阶惯性滞后模型,在获得对象的飞升曲线后,用Cohn- Coon公式求对象参数,在最小模型假设的前提下,由Ziegler- Nichols整定法结合人工整定得到PID参数;测试实验中水温和风温稳定后都可控制在设定值的±0.1℃,实验结果表明,该冷却塔设计合理,控制精度高,能够满足各种冷却试验使用要求.     

超声波传感技术的矿用多通道智能风速风向仪

针对国内矿井现阶段测风仪器产品测量精准度易受井下潮湿、多尘等复杂条件的影响,提出了一种矿用智能多通道风速风向仪.软件采用多平台分模块设计,利用多段拟合进行测量参数误差修正,将超声波传感器、干湿温度传感器、压力传感器、信号转换电路等集成在风速风向仪手持终端上,实现了风速、风向等待测环境参数的多通道快速精准测量与参数自主校准.通过在测试环境下与传统机械风表的对比测试,结果表明:平均测试误差仅为2.47%,测风效果与稳定性明显高于传统机械风表.     

电子节气门控制器的设计

针对电子节气门系统结构复杂的特点,提出了一种新的电子节气门位置传感器智能控制的设计方法。该控制器由TMS320LF4207中央处理器和TLF6209驱动芯片等组成。具体给出了电子节气门系统在发动机控制系统中的应用框架,通过专家自整定PID控制策略,实现对节气门系统的位置控制。电子节气门开度的阶跃响应试验验证了该方法可以对电子节气门实现精确、快速和稳态误差小的闭环控制。