煤矿井下复杂电磁环境与电磁干扰特性研究

文章分析了煤矿井下变频变流电力电子设备产生的谐波干扰和电磁干扰特性,指出井下复杂的电磁特性环境中存在着传导性干扰和辐射性干扰,并介绍了井下电磁干扰测量及抗干扰方法。     

虚拟矿山井下环境系统分析及其模型构建技术研究

虚拟矿山井下环境系统是利用虚拟现实技术及其软硬件设备,根据煤矿井下巷道数据应用计算机模拟出煤矿井下环境三维空间,该系统可使相关人员自然地与煤矿井下各种虚拟设施进行交互。该文将虚拟现实技术与煤矿开采相结合,对虚拟矿山井下环境系统进行了研究,对虚拟矿山井下环境系统结构、井下环境模型及其数学模型构建方法、井下环境地形结构及实体模型构建方法和井下环境运动实体模型构建方法进行了分析,为促进虚拟现实技术在我国煤矿开采中全面应用打下了基础。     

煤矿井下电磁干扰源及抗干扰技术研究

针对煤矿井下电磁环境恶劣而导致安全监控系统经常出现误报警、误断电现象的问题,分析了煤矿井下电磁干扰源种类,并对某矿安全监控系统发生误报警的区域进行了电磁干扰测试。测试结果表明,该矿3213工作面腰巷、风巷动力电缆和测试电线并行长度约为150m时,沿线水泵、钻机启动时产生的对外线路感应浪涌信号的干扰强度峰峰值达190V,干扰强度较大,说明变频器和钻机同时启动时产生了强烈的信号干扰源,导致瓦斯传感器出现误报警现象。根据测试结果提出了相应的抗干扰措施,解决了瓦斯传感器的误报警问题。     

煤矿井下绞车配电室电磁辐射环境测试分析

使用R&S频谱分析仪FSP7及频段为9kHz～7GHz的电场天线,测试了绞车启动、运行和停车过程中煤矿井下绞车配电室内的电磁环境,分析后得出结论:(1)液压绞车启动时在整个频段内都产生干扰,在个别频段产生的干扰非常强,比正常运行时高40dB.μV/m;液压绞车停车和正常运行时产生的干扰很小。(2)变频钢缆绞车在运行、启动及停车时产生的电磁干扰都很大,在1m、1.7m高度测试的值基本相同,低频段的电磁干扰最大,最大电磁干扰达170dB.μV/m,比相应的背景噪声高80dB.μV/m。(3)变频钢缆绞车配电系统在绞车运行、启动以及停车过程中产生的电磁干扰都比液压绞车配电系统产生的电磁干扰大。     

矿用监控分站抗电磁干扰技术实现方法

分析了煤矿井下电磁干扰的来源,阐述了电磁干扰对监控分站的危害,结合煤矿监控分站的实际应用给出了抗电磁干扰的通用技术和专用技术,重点介绍了专用抗干扰技术中的短时自供电技术、隔离接地技术和频率信号抗干扰技术的实现。     

煤矿井下中央变电所内电磁干扰测试及分析

通过对煤矿井下中央变电所电磁环境进行测试分析,得出如下结论:(1)中央变电所设备正常运行时,高压开关附近存在低频干扰;(2)中央变电所变压器正常运行时,干扰主要在500 MHz以下,在100 MHz附近产生较大干扰,产生的最大干扰比背景噪声高出40 dB.μV/m左右;(3)中央变电所内开关闭合瞬间会产生较大的电磁干扰,干扰主要在1.5 GHz以下,低频干扰较大,最大值达到193 dB.μV/m;(4)中央变电所设备正常工作时,辐射电磁场达到一级标准(1 V/m);但在开关闭合瞬间,在1 MHz以下电磁干扰较大,超过GB9175—88环境电磁波卫生标准中规定的二级标准。     

基于无线Mesh网络的煤矿应急救援系统设计研究

针对煤矿井下巷道特点,指出煤矿井下无线Mesh网络适于组建链状网络拓扑结构,并应结合巷道具体环境进行电磁波衰减理论分析和节点间距设计;针对现有的路由协议不能满足煤矿井下无线Mesh网络链状拓扑结构的要求,结合MIC判据,提出了一种反应式路由协议与先验式路由协议相结合的方法;在此基础上,给出了基于无线Mesh网络的煤矿应急救援系统的整体结构及特点。实验结果表明,把无线Mesh网络应用到煤矿应急救援系统中,提高了救灾工作的安全性、可靠性及灵活性。     

光纤工业以太环网在煤矿安全监控系统中的应用

随着煤矿开采规模的不断扩大、对煤矿安全生产要求的不断提高,煤矿安全监控系统传统的数据采集和传输模式在矿井复杂的巷道、大型用电设备电磁干扰等环境下,其数据传输的实时性和稳定性受到制约,不能满足煤矿安全新规程的要求。文章介绍了基于光纤传输介质的工业以太环网应用于煤矿井下安全监控系统的方案,该方案解决了安全监控系统在复杂环境中的传输问题。     

煤矿巡检机器人巷道气体环境智能检测系统设计

目前井下危险气体巡检机器人大多采用升降机构或固定探头的形式进行气体环境感知,对机器人的行驶灵活性产生了影响,且受机器人本体结构的限制,大多数巡检机器人只能检测到传感器安装范围内的局部气体环境信息,缺乏针对巷道任意截面空间内的气体浓度检测。针对以上问题,设计了一种基于气体扩散模型的煤矿巡检机器人巷道气体环境智能检测系统。该系统以气体扩散理论为基础,结合煤矿巷道气体环境特点,引入巷道壁帮围岩、风速、气体扩散系数对煤矿巷道气体扩散模型的影响,采用虚拟像源法和遗传算法优化BP神经网络智能算法建立了巷道气体扩散优化模型。通过传感器检测系统获取巡检机器人在行进过程中任意点的气体浓度等环境信息,代入气体扩散优化模型求解最优气体扩散系数,通过输入巷道某点坐标位置,可计算求解相应点的气体浓度分布情况,随着巡检机器人的移动,可获取其路径中不同巷道截面上气体浓度分布数据。实验结果表明,该系统能够解算出符合检测误差要求的巷道任意截面上任意点的气体浓度,并实现动态实时检测;克服了传统煤矿巷道气体检测方法的局限性。利用巡检机器人取代人工巡检作业,为煤矿井下气体智能检测提供了一种新思路与新方法。     

煤矿安全监控设备的电磁兼容性分析与设计

文章分析了煤矿安全监控设备的电磁兼容性(EMC),针对不同类型的电磁干扰,提出了适合煤矿井下安全监控设备的电磁兼容的设计方法。该方法提高了矿用设备的抗电磁干扰能力,为矿井安全生产提供了保障。     

电网环境保护管理信息系统

为了对输变电工程中的大量相关资料进行信息化动态管理,对电磁环境参数进行预测分析,为电网决策、管理、设计、科研、运行人员提供理论依据,建立电网环境保护信息管理系统。阐述管理系统的构建、实现及运用Matlab工具进行电磁环境参数预测模型的求解,通过系统集成完成信息管理和预测分析模型系统的开发,实现电网环境保护的决策分析。最后以可听噪声预测模型构建为例,在C#．NET平台上调用Matlab神经网络工具箱,实现了输电线路可听噪声的预测分析计算。     

矩形隧道中UHF频段电磁波场强的分布规律

利用几何光学模型,结合试验数据,探讨了矩形巷道中UHF电磁波场强的分布规律,得出了如下结论:发射天线在隧道截面的位置对隧道中电磁波的场强分布有很大影响,当发射天线的位置处于隧道截面的中心时,快衰落收敛最快,接收到的电磁波场强最大;电磁波的场强在隧道截面上近似于余弦分布,当发射天线的位置靠近隧道壁时,电磁波场强在隧道截面的分布相对均匀。该结论可用来预测隧道环境中电磁波的有效覆盖距离,对隧道微蜂窝个人移动通信网的设计和检测也很有用。     

矩形弯曲隧道中电磁波的传输特性分析

由矩形弯曲隧道中电磁波沿水平方向极化模式的各场分量出发,应用边界条件得到了在弯曲隧道中电磁波传播的衰减率公式,从而得到了弯曲隧道中电磁波传播衰减率与弯曲半径之间的关系曲线和衰减率与频率之间的变化曲线。结果表明,弯曲的存在,极大地增加了电磁波传播的衰减率。在弯曲半径不变的情况下,当频率增加超过一定值时,衰减率会随着频率的增高而变大,而变化的幅度与弯曲半径有关,半径越小,衰减率增加得越快。在曲率半径较小时,频率越高,电磁波的衰减率越大,但当曲率半径大于一定数值时,则频率越高,电磁波的衰减率越小。     

近地面HEMP电磁环境特性研究

高空核爆电磁脉冲(HEMP)对电子设备构成严重的威胁;针对国内外有关HEMP的标准中对波形的定义主要针对自由空间的问题,使用时域有限差分法研究了HEMP平面波垂直/斜入射地面时,地面附近的电磁脉冲环境特性,仿真计算了有关电磁环境参数;结果表明,HEMP平面波垂直入射时,较低位置处反射场削弱了部分入射场.使总场幅度降低,较高位置处经历较为完整的人射场和反射场的冲击;HEMP平面波斜入射时,在垂直极化情况下,随着入射角的增大,地面附近的水平场幅值变小、脉冲宽度变窄;实验结论有利于指导地面电子设备的电磁防护设计.     

煤矿井下中低频段电磁干扰测量与分析

针对煤矿井下监控装置主要受中低频段电磁干扰影响的问题,采用示波器和频谱分析仪对煤矿井下动力电缆浪涌干扰、电力变频器干扰、接地网干扰、电动机及电气设备辐射干扰、架线电机车干扰、漏泄通信系统干扰等主要的中低频段电磁干扰源进行了测量与分析。结果表明,动力电缆浪涌干扰、电力变频器干扰、电动机及电气设备辐射干扰较大;接地网干扰、架线电机车干扰次之;漏泄通信系统干扰和动力电缆的工频干扰相对较小。     

金属环境对谐振式无线电能传输系统的影响分析

根据磁耦合谐振式无线电能传输原理,建立两线圈的磁耦合谐振式电路模型,通过金属材料相对磁导率的引入,分析了不同金属环境对无线电能传输系统的自感、互感、传输效率的影响.采用Maxwell磁场计算软件计算无金属环境及不同金属环境下收发线圈参数,再利用Maxwell和Simplorer联合仿真分析电磁屏蔽效果;利用联合仿真探究了金属环境对系统传输特性的扰动并实验验证.铁磁性屏蔽板铁、镍的存在有效约束了空间磁场分布,具有很好的电磁屏蔽作用,减少电磁干扰;同时使得无线电能传输系统的收发线圈电感增大,而金属铜、铝环境中对无线电能传输系统几乎无影响,与无金属环境结果相同.最后通过实验验证实验结果与理论分析的一致性.     

高压巡线机器人电磁传感器导航方法

提出了一种采用电磁传感器为高压巡线机器人沿输电线路相线进行导航的方法。该方法根据相对值检测原理,通过合理布局的传感器测头阵列,将空间划分为不同的区域,根据传感器的输出,经过特定的算法,即可判断高压导线相对于机器人的空间位姿。实验室及实际线路带电运行实验表明:电磁传感器工作可靠,导航方法切实可行,稳定识别精度为10 mm,满足实际线路带电运行要求。     

燃油涡轮流量传感器故障仿真及试验研究

在进行无人机燃油流量检查过程中,发动机在低转速下试车,燃油流量测量结果与理论值相差甚远。为定位并分析故障产生原因,基于simulink建立了燃油涡轮流量传感器数学逻辑模型进行故障仿真。仿真结果表明,外界磁场通过燃油涡轮流量传感器内部线圈耦合产生干扰信号,进而转换为干扰脉冲,使得脉冲频率增大。在燃油测试台上利用线圈瞬间通/断电模拟外界磁场干扰进行验证试验,进一步验证了仿真结果的正确性。对磁-电式涡轮流量传感器排故工作具有指导意义。     

基于光传输的先天加固型LCD显示器

为解决军事作战过程中由于外界环境复杂及强电磁脉冲武器而引起的显示器可靠性低、显示图像不稳定等问题,提出一种采用先天加固并用光纤传输替代电气传输的液晶显示器设计方案。以“模块化设计”思想为指导,详细介绍显示器的电路框架、硬件设计和软件设计,最后对整机的显示性能及环境适应性进行实验测试。结果表明在不同信号源输入下,显示性能良好;应力筛选实验及电磁兼容性实验都满足实验大纲的要求。验证了设计方案的可行性与实用性。