基于TDLAS的分布式激光甲烷监控系统研究

结合可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)研究完整分布式激光甲烷监控系统,包括TDLAS监测系统整体架构设计、光源和气体传感器、光电转换、信息采集等部分设计,分析甲烷检测设计难点,并与国内外多监测点的在线气体监测系统比较,说明其具备的优势。     

基于TDLAS技术的矿用激光甲烷变送器设计

激光甲烷传感器采用高选择性、高分辨率的光谱技术,既适用于粉尘、潮湿等恶劣环境,又具有功耗低、灵敏度高、响应速度快、对环境要求低、长期免标校的优点,为此设计了一种基于TDLAS(可调谐半导体激光光谱)谐波检测技术的激光甲烷变送器。详细介绍了TDLAS的技术原理,并给出设计方案。该设计通过实验数据分析,验证了方案设计的可行性。     

基于近红外光谱差分吸收法的甲烷激光式检测系统研究

甲烷是导致煤矿爆炸事故的主因,取决于甲烷在空气中的爆炸极限。甲烷气体的浓度直接影响矿井作业的安全,这里提出一种新型的甲烷激光式检测系统,利用近红外光谱差分吸收技术,结合最小二乘拟合方法求出气体浓度。较传统的催化燃烧检测方式,提高了系统精确度、灵敏度、抗交叉干扰能力,能够实时在线检测甲烷气体浓度。将该系统应用于煤矿束管监测系统中,将有助于矿井安全作业,有广泛的工业应用前景。     

基于可调谐激光检测技术的甲烷传感器

利用甲烷气体在1 653 nm附近的近红外吸收光谱,采用谐波检测的方法提出一种激光式甲烷传感器的设计理念,满足对传感器"高可靠性、高精度、高灵敏度"的需求。     

板束角对激光甲烷传感器检测精度的影响

为了研究板束角变化对激光甲烷传感器检测精度的影响,采用浓度为2.00%的标准气体作为待测气体,设计18次实验,对不同板束角下激光甲烷传感器的检测误差进行了测定,经过数据分析发现,板束角在5°~75°区间时,激光甲烷传感器的测定误差具有下降趋势,板束角在89°~90°区间时,传感器测定误差具有上升趋势;板束角在75°~80°区间时,传感器测定误差最低,维持在0.04%。     

煤矿安全监控系统中无线激光甲烷传感器的研究与设计

对比分析甲烷传感器的检测原理,提出一种具有压力和温度补偿的无线激光甲烷传感器的设计方案,详细介绍传感器的甲烷检测原理、温度和压力补偿以及无线通信等关键模块的设计,并对无线传感器进行基本误差、响应时间、温度和压力影响等性能测试。结果表明,该无线激光甲烷传感器精度高、响应快、运行稳定可靠,可实时监测井下甲烷气体浓度,满足煤矿安全监控系统中瓦斯监测的应用。     

基于压力补偿的煤矿用激光甲烷传感器

提出了基于最小二乘法曲线拟合压力补偿算法模型,主要解决煤矿复杂环境下,激光甲烷传感器测量准确性受管道压力的影响误差较大的问题,通过最小二乘法对其测量结果进行修正及补偿,最大程度的消除压力对激光甲烷传感器在气体浓度测量过程中产生的误差,提高传感器系统运行的稳定性。     

分布式激光甲烷监控装置在葫芦素煤矿的应用

针对煤矿井下使用的传统催化燃烧甲烷传感器在使用过程中存在的问题,介绍了分布式激光甲烷监控装置的结构特征、工作原理、智能化设计及其性能特点。通过分布式激光甲烷监控装置在葫芦素煤矿井下的应用验证表明:该装置较传统催化甲烷传感器具有测量精度高、响应速度快、长期稳定性好等优势,适合煤矿井下复杂环境条件的多点瓦斯监测。     

对便携式光学甲烷检测仪的维修检测改进建议

文章根据现场多年来的实践经验 ,总结了便携式光学甲烷检测仪的维修、检测方法 ,并提出了部分改进建议     

基于STM32的无线激光甲烷检测报警仪的设计

针对目前煤矿使用的甲烷检测报警仪存在调校周期短、维护工作量大、易受其他气体影响的问题,设计了一种基于STM32的无线激光甲烷检测报警仪。重点介绍了仪器的构成、硬件设计、软件设计、系统低功耗设计及外壳IP65设计。该报警仪利用甲烷气体对特定波长激光的吸收原理测量甲烷浓度,不受其他气体影响、检测精度高、调校周期长,同时可与安全监控系统中的无线网关配套使用,进一步保障煤矿的安全生产。     

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。     

基于气体特征光谱吸收和谐波检测的瓦斯浓度测量技术

基于瓦斯的光谱吸收特性,采用分布反馈式半导体(DFB)激光器和性能良好的气体吸收室,利用数字锁相放大器SR830,对不同瓦斯浓度的一次及二次谐波信号进行了测量,并用LabVIEW软件分析数据.通过对实验数据的分析验证了瓦斯浓度在0～5%范围内与一、二次谐波比值有较好的线性关系,证实了二次谐波检测理论的优越性.     

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。     

矿井瓦斯单片机监控系统

设计的单片机瓦斯监控系统 ,实现对井下瓦斯浓度的实时控制。具备结构简单、成本低、可靠性高、控制能力强等特点。     

基于三维激光扫描技术的料位检测试验研究

针对传统料位检测方法存在的易受粉尘影响、可靠性差、测量点少等问题,开展三维激光扫描技术在料位检测中的试验研究。试验结果表明,三维激光扫描技术可快速、全面、准确地测量料位高度,实现料位三维可视化,为选矿过程控制提供准确数据,防止料仓排空或者溢出,提高矿山安全生产水平。     

基于C-ALS的三维激光扫描技术在采空区探测中的应用

进行精确的采空区探测是进行采空区稳定性分析和治理的前提。基于三维激光扫描探测技术,采用采空区探测系统C-ALS对雅满苏地下矿采空区形态进行精确探测,建立了可视化采空区三维实测模型,获取了采空区三维形态、空间位置、空区体积、顶板暴露面积等关键信息。根据三维激光探测结果,结合3DMine矿业软件耦合建立了完整矿区现状三维模型。实践表明该探测系统能够对地下空区进行精确的全方位扫描,操作简单、安全,探测结果可为下一步采空区稳定性分析和处理方案的确定提供重要依据。     

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．     

基于云计算技术的煤矿安全生产监测系统设计

为了改善煤矿安全生产过程中无法精准监测甲烷、氧气浓度导致生产安全性低的缺陷,设计了基于云计算技术的煤矿安全生产监测系统.系统利用传感器采集井下安全生产数据,将数据传送至处理器中,利用无线通信网络传送数据至服务器,服务器将数据传送至煤矿安全生产监测软件系统,软件系统中的云端数据库利用数据挖掘方法以及甲烷浓度变化预测模型获...     

An experimental study on the law of methane outflow in coal face

Work face 3312 of coal mining in a colliery was taken as an example in which methane data in a series of locations was analyzed. For the purpose of data analysis, work face 3312 was divided into sections with 20 powered supports and some measuring-points in a section. Through analysis based on the sectional control volume model, the following points are concluded: (1) the location of gob air flow begins flow into coal face in 70 m away from the haulage gallery; (2) in the control volumes No.10 and No.30, the ratios of methane intensity from coal face into gob to the methane intensity in the corresponding control volume are 30% and 22%; (3) in the control volume No.50 to No.110, the ratios of methane intensity from gob into coal face to the methane intensity in the corresponding control volume are 4%, 17%, 22% and 53%, respectively.     

煤层瓦斯富集区时频域低频阴影检测

为了研究地震波在含气地层传播过程中地震波能量衰减、波形变化、横向连续性的变化等特征,实现三维地震资料瞬时谱分解,检测瓦斯富集区的低频阴影特征,在已有煤矿实际地质资料分析基础上,构建了具有代表性的煤层瓦斯富集区地质模型。通过黏弹性地震波动方程正演数值模拟获得了模拟地震记录剖面,并借助于S变换实施了地震剖面时频分析,获得了不同频率成分的处理结果。对比分析结果表明:横向上,煤层瓦斯富集区较原生煤反射振幅更强,且煤层底面反射同相轴整体下拉,瞬时频率降低,具有低Q值的瓦斯富集区地震波高频能量衰减严重,低频成分衰减慢,低频(30 Hz)瞬时剖面中对应瓦斯富集区下方表现为强能量团,当频率增加到60 Hz及以上,瓦斯富集区能量明显低于低频瞬时剖面中对应位置的能量,呈现出明显的"低频阴影"现象。选取核桃峪矿区实测三维地震资料实施时频分析处理,并重点针对8号煤层的地震反射特征和时频谱属性进行对比分析,结果表明煤层瓦斯富集区具有与正演模拟结果完全一致的"低频阴影"特征。利用"低频阴影"不仅能预测煤层瓦斯富集区,而且可以刻画富集区的边界和空间展布,减小三维地震勘探资料预测煤层瓦斯富集区的多解性;经后期实际钻采结果验证,结果吻合较好,证明了利用"低频阴影"检测瓦斯富集区的可行性。