矿井下UWB天线的研究

超宽带天线在矿井下应用发射和接收是有方向的,天线的尺寸要求小型化。首先对超宽带圆片单极天线和小型单极天线进行了分析,通过反射损耗的测量预仿真和方向图仿真,得到了2种天线的优点和不足,在此基础上,对小型单极天线进行了改进,并进行了方向图仿真,通过仿真可以看到,改进的天线更适合煤矿井下的通信要求。     

多模式矿井移动应急通信系统设计及性能分析

针对多径衰落深度较大的矿井巷道,传统集中式矿井移动通信系统信道容量小、多径干扰和传输损耗严重,难以满足矿井移动应急救援通信和移动监控的需要,提出了多模式矿井移动通信系统,通过SISO模式、MIMO模式和混合模式的多模式选择性耦合或动态切换,实现矿井移动通信系统的抗干扰能力和应急通信能力。基于矿井巷道多径衰落和时变信道环境,建立了多模式矿井移动通信系统模型,应用分布式MIMO天线的空间分集理论,设计了系统的主要电路,给出了多模式系统的信号传输和天线选择方法。仿真结果表明,多模式系统比传统集中式系统具有更好的信道容量,多模式系统的天线端口数量对系统信道容量起决定性作用;多模式系统提高了井下多径衰落环境网络的成功切换概率和系统抗干扰能力,明显改善了矿井移动应急通信系统的可靠性和效率。     

矿用多波主动噪声控制系统

为降低矿井噪声污染,提出了一个基于改进FXLMS算法的矿用多波主动噪声控制方案。针对矿井巷道较长,噪声源、次级声源间距离较远的特点,多波设计方案可以有效解决单波麦克风失匹配等带来的误差,改进FXLMS算法的矿用多波主动噪声控制方案使修正的误差信号趋于零,该设计方案能提高自适应滤波器的次级声路径权系数更新变化速度,减小权系数的变化对系统的影响,提高系统的收敛速度。采用Matlab对设计方案进行模拟仿真,仿真结果表明：设计方案的输入和扬声器输出基本上是频率、振幅相等,相位相反的信号,提出的设计方案将能有效地消除矿井三维空间内的噪声。     

基于TOA/DOA参数估计的隧道高分辨率无源移动目标定位

精确无源移动目标定位是隧道、矿井巷道等复杂地下空间人员安全、灾后及时施救的关键技术之一。提出一种基于TOA/DOA参数估计的隧道高分辨率无源移动目标定位方法。鉴于隧道巷道内静物回波信号的多径较多且衰落严重,基于特征值分解的零陷设计思路给出适合低信噪比条件下的最小范数强干扰抑制方法,抑制直达波和静物回波多径干扰信号,检测接收移动目标反射波;同时,为了克服隧道内的纳秒级密集多径和背景噪声,提出基于互高阶谱的RMCHS参数估计算法(Root Min-norm based on Cross High-order Specture,RMCHS),在低信噪比条件下进行高分辨率的TOA/DOA参数估计,从而实现基于TOA/DOA参数估计的隧道高分辨率无源移动目标定位。仿真实验表明,提出的强干扰抑制方法和RMCHS算法在隧道/巷道环境下有很强的鲁棒性,显著优于比较算法,减小了噪声和纳秒级密集多径对算法性能的影响。     

煤矿救灾机器人定位技术研究

针对煤矿井下干扰严重的特点,设计了基于多传感器融合的煤矿救灾机器人定位系统,提出了信任度相加的数据融合算法,并通过Matlab软件验证了该算法的可行性。将定位系统搭载在CUMT-Ⅲ型煤矿搜救机器人平台上进行了矿井环境下的模拟试验,结果表明,基于信任度相加的融合算法具有较强鲁棒性,在多干扰的情况下能够很好地过滤干扰数据。     

基于自适应小波变换的煤矿降质图像模糊增强算法

为解决矿井下复杂光照条件导致视频监控系统中的图像降质问题,提出基于自适应小波变换的煤矿降质图像模糊增强算法。首先,通过多尺度小波分解将矿井降质图像分解为低频子图和不同尺度的高频子图,采用贝叶斯估计的小波收缩阈值方法,自适应调整不同尺度下高频子图的小波阈值;其次,设计了引入自适应权值因子和自适应增强系数的自适应小波阈值函数,在保持了阈值函数连续性的同时也能够避免产生固定偏差,从而实现了对不同尺度下高频子图的收缩阈值滤波和非线性增强;接着,采用双边滤波算法估计并去除低频子图中的照度分量,并对处理后的低频子图和各尺度高频子图进行小波重构,获取增强后的小波重构图像;最后,采用改进的隶属度函数和模糊增强算子对小波重构图像的亮度分量进行调整,得到最终增强图像。采用主观视觉和客观评价指标对降质图像增强实验进行分析验证,实验结果表明:所述算法具有最优的图像增强效果,能够有效抑制图像噪声、增强图像细节特征、降低图像失真、改善降质图像视觉效果,且克服了传统图像增强算法在矿井复杂光照条件下的局限性,具有较强的鲁棒性。其综合性能指标较CLAHE,SSR,MSR,BF-DCP,DGR,MSWT及PGCHE七种算...     

基于DSP&FPGA的矿井多天线无线通信系统

分析了煤矿井下无线通信复杂的通信环境,以及多径衰落对矿井无线通信系统的影响,介绍了多天线技术的特点和空时编码的原理,建立了基于DSP&FPGA的矿井多天线无线通信系统。通过仿真可以看出,设计的多天线系统可以有效的降低误码率,提高矿井无线通信系统的可靠性。     

基于改进遗传算法的矿井突水避险路径规划

为了降低煤矿生产中发生突水事故的人员和财产损失,在对矿井巷道结构和煤矿突水特性研究分析的基础上,提出了基于改进遗传算法的煤矿突水避险路径规划方法。以遗传算法为基础,通过对遗传算子进行重新设计,引入新的交叉、变异算子,并在适应度函数中加入安全通过概率作为路径优劣的评定标准,在尽量避免出现早熟现象的前提下,提升算法的收敛速度和可靠性,使算法更适合应用于矿井突水应急逃生和救援路径搜索。实验结果表明,将本算法应用于矿井突水避险路径规划,与传统算法相比,在搜索速度和规避淹没巷道的能力上都有明显提升。     

观测器特征向量配置的方法在控制系统故障诊断中的应用

本文运用特征值配置的方法设计了一种用于故障诊断的观测器,通过对观测器进行特征向量的配置使得残差与干扰分布方向正交,从而使得故障检验残差与未知输入干扰间的传递函数阵为零,这样就使得残差与干扰直接解耦。通过这种方法,残差信号对干扰具有鲁棒性,使故障诊断算法不受系统不确定性干扰的影响,提高系统故障诊断的可靠性和精度。同时通过残差信号估计故障,能在线辨识故障的形态,数值仿真验证了该方法的有效性。     

改进的信息融合算法在矿井提升机健康诊断中的应用

针对传感器在获取信息时易受干扰,而传统的D-S证据理论合成规则存在着局限性,提出了一种改进的信息融合算法。通过实例分析表明,该算法能够提高对矿井提升机健康诊断的可靠性和准确性。     

伴生放射性矿开发利用辐射环境安全监管法规体系的现状

伴生矿开发利用会使得天然放射性核素通过废气、废液及固体废物等途径进入环境。随着伴生矿开发利用类别和规模的增大,其造成的环境辐射污染也日益增加。"十三五"规划对伴生矿监管提出了要求,明确了伴生矿监管的重要性。本文梳理了从上层法律到参考性监管文件的伴生矿现有法规标准体系,并总结了现状。当前伴生矿辐射环境安全法规标准体系的问题包括体系不完善、适用性不足和法规标准间存在不自恰等。结合监管关注的要点,参考其他行业的标准体系,对伴生矿监管需求进行了研究分析,提出了完善伴生矿开发利用行业法规标准体系的针对性建议,给出了一套完整的适用于伴生矿的法规标准体系,进一步加强对伴生矿开发利用企业的监管,保障辐射环境安全。     

Effective wave identification and interference analysis of the seismic reflection method in mines

Through discussion of the time-distance curve characteristics of the direct wave and from the front, side and rear of the reflection waves of the seismic reflection method for advanced exploration in mines, and analysis of several major interference waves in mines, the differences in time-distance curve, frequency, apparent velocity between the effective wave and interference wave in the seismic reflection method for advanced exploration are obtained. According to the differences, the effective wave is extracted and the interference wave is filtered and the system’s precision and accuracy is improved. Supported by the National Natural Science Foundation of China(50375026); the National Basic Research Program of China (2005cb221500); the National Key Technology R&D Program (2006BAK03B01); the National Natural Science Foundation Key Program (50534080)     

矿山信息化发展及以数字孪生为核心的智慧矿山关键技术

矿山信息化建设在经历了单机自动化、综合自动化、数字矿山几个阶段之后,在物联网、人工智能、大数据技术的推动下,正朝着矿山智能化和智慧矿山的方向发展。以数字孪生技术为核心,围绕矿山生产场景和智能装备的知识服务体系是智慧矿山下一步需要重点研究的方向。首先回顾了矿山信息化技术的发展,然后分析了智慧矿山的核心关键技术,从智能感知与智能装备、边缘计算与网络服务、数字孪生知识建模、平台与应用系统4个方面进行阐述。智能传感装置和智能装备的不断涌现,为智慧矿山前端感知和执行提供了基础,而即时的感知、分析和决策是智能装备自治、自主工作的前提;随着边缘网关计算能力的提升,需要设计面向应用场景的轻量级算法模型和高效云边协同机制,以满足智能装备即时服务的需求,同时,围绕5G的通信技术在矿山的应用,将进一步提升知识服务的快速响应能力;矿山运行机理、经验知识、大数据分析与数字孪生建模技术融合的矿山生产场景可信数字孪生模型,将成为智慧矿山知识服务的核心;面向大数据和知识模型的平台技术是矿山数字孪生和智能化服务的载体,大数据高效存取、分析和利用能够有效的促进矿山智能化应用服务的融合。矿山数字孪生及相关智能化技术的突破,将实现对矿山物理世界实时可测、可观、准确控制、精确管理和科学决策,从而建立少人化或无人化的矿山生产模式,为智慧矿山的发展奠定基础。     

矿山信息化发展及以数字孪生为核心的智慧矿山关键技术

矿山信息化建设在经历了单机自动化、综合自动化、数字矿山几个阶段之后,在物联网、人工智能、大数据技术的推动下,正朝着矿山智能化和智慧矿山的方向发展。以数字孪生技术为核心,围绕矿山生产场景和智能装备的知识服务体系是智慧矿山下一步需要重点研究的方向。首先回顾了矿山信息化技术的发展,然后分析了智慧矿山的核心关键技术,从智能感知与智能装备、边缘计算与网络服务、数字孪生知识建模、平台与应用系统4个方面进行阐述。智能传感装置和智能装备的不断涌现,为智慧矿山前端感知和执行提供了基础,而即时的感知、分析和决策是智能装备自治、自主工作的前提;随着边缘网关计算能力的提升,需要设计面向应用场景的轻量级算法模型和高效云边协同机制,以满足智能装备即时服务的需求,同时,围绕5G的通信技术在矿山的应用,将进一步提升知识服务的快速响应能力;矿山运行机理、经验知识、大数据分析与数字孪生建模技术融合的矿山生产场景可信数字孪生模型,将成为智慧矿山知识服务的核心;面向大数据和知识模型的平台技术是矿山数字孪生和智能化服务的载体,大数据高效存取、分析和利用能够有效的促进矿山智能化应用服务的融合。矿山数字孪生及相关智能化技术的突破,将实现对矿山物理世界实时可测、可观、准确控制、精确管理和科学决策,从而建立少人化或无人化的矿山生产模式,为智慧矿山的发展奠定基础。     

复杂高温灾害矿井综合治理技术的研究与应用

重点分析了梁北煤矿井下高温产生的原因,并对复杂高温灾害矿井进行了综合性研究,比较科学地制定了冰冷低温辐射降温方案。安装了适合梁北煤矿特点的降温系统,有效地解决了井下环境高温的问题,为复杂高温灾害矿井的综合治理提供有力的依据。     

煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构

煤矿进入深部开采后,煤岩体物性、应力、瓦斯等因素发生显著改变,开采覆岩扰动范围及动静载荷显著增大,矿井群联动致灾效应与大型地质体控制效应显现,冲击地压、煤与瓦斯突出灾害并存甚至相互转化,煤矿深部开采煤岩动力灾害防控已成为当前亟待解决的问题。针对我国煤矿深部煤岩动力灾害孕灾条件复杂且尚不清楚,相互转化机制不清,快速探测手段、科学有效的防控技术与装备缺乏的现状,凝练了深部开采煤岩动力灾害防控的关键科学技术问题,提出了多尺度分源防控深部煤岩动力灾害的思想,确定了深部开采煤岩动力灾害防控技术的攻关方向,构建了煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构,最终将形成我国煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术体系,为我国煤矿深部开采冲击地压、煤与瓦斯突出和复合煤岩动力灾害有效防控提供理论支撑和技术途径。     

基于地面三维激光扫描的露天矿采剥工程量计算方法

目前露天矿山采场验收测量主要采用全站仪等点式测量方法,存在采样密度低、体积计算误差大、测量周期长等不足,使用三维激光仪进行露天矿山采场验收测量已经成为一种发展趋势,然而现有的点云配准算法存在配准效率低、精度不高等问题。针对迭代最近点法(Iterative closest point,ICP)点云精配准对初始输入点云要求较高,以及原有SIFT-ICP算法需要使用影像数据作为SIFT算法粗配准数据源的问题,将原有SIFT-ICP算法进行了改进,提出了一种新SIFT-ICP算法。新算法仅使用点云一种数据源,并将SIFT算法快速识别特征点与ICP精确配准相结合,改善了精配准过程中的初始点云输入,从而实现了电云快速精确配准。辽宁省鞍山市鞍千矿现场试验表明:基于地面三维激光扫描和新SIFT-ICP算法能够快速完成点云配准,计算得到的采剥工作量相对误差仅为0.72%,可以替代目前广泛使用的全站仪等点式测量方法,并可大大提高露天矿山验收测量效率。     

论小煤矿改造模式

随着小煤矿问题的日益严峻,小煤矿的发展、改造备受重视。本文针对小煤矿普遍存在的问题,简述了国家对小煤矿的相关政策、小煤矿进行技术改造的必要性,提出了兼并、联合、改扩建三种不同的小煤矿改造模式,为小煤矿今后改造提供了很好的发展方向。     

EH-4电磁成像系统在露天边坡下部老采空区探测中的应用

老煤窑位于露天边坡下部,致使矿山生产存在严重的安全隐患,一旦出现问题,将造成严重的经济损失和人员伤亡。为了确定老采空区的位置,应用EH-4探测方法进行了现场勘查。本文主要介绍了EH-4的原理与判别老煤窑是否存在的分析方法,结合勘查实例中所测得的图像和工程地质资料进行综合分析,初步确定采空区在边坡下的位置,以便为安全生产提供决策依据,对同类老采空区探测与确定具有借鉴意义。     

全球矿产品定价机制下的利益分配格局分析

本文首先在理论上介绍了当前国际矿产品市场上的三种定价模式,并选取了必和必拓、埃克森美孚、自由港3家跨国资源公司和美国洲际交易所、伦敦金属交易所为研究对象,通过查阅公司年报、财经数据库等资料归类分析了上述机构股东的背景情况,以期达到分析当前矿产品定价机制下利益分配格局的目的。研究表明,无论是跨国资源公司,还是商品期货交易所,其股东均为西方发达国家的金融机构。这些股东通过早期对海外矿产资源的权益性投资,已经成为国际大宗矿产的实际控制者,他们或通过提高长期协议价格,或利用资金、信息等优势操纵矿产品期货价格,攫取超额利润。从而得出结论:西方发达国家不仅是当前国际矿产品定价规则的制定者,还是国际矿产品价格提价或波动的始作俑者及最终受益者。