一种矿井巷道断面瞬时监测系统设计

针对矿井巷道断面人工测量方式费时费力、误差大以及现有巷道断面测量仪检测速度慢、无法实现上位机实时监测等问题,提出了一种基于PLC和ZigBee网络的矿井巷道断面瞬时监测系统的设计方案。该系统中,PLC输出2个6 400个/s的高速脉冲序列,分别用于控制步进电动机旋转和驱动脉冲式激光测距仪测距;HC0,HC1高速计数器分别对2个脉冲序列计数;步进电动机步进角设置为0.45°;激光测距仪旋转1周后,PLC计算出巷道断面的周长和面积,并将计算结果通过ZigBee网络发送至上位机进行实时显示。实验结果表明,该系统每隔10s更新显示巷道断面的周长和面积,周长测量的相对误差不超过0.5%,面积测量的相对误差不超过0.9%。     

矿用对射式风速风向传感器设计

针对目前风速传感器启动风速高、设计方案复杂、无法准确测量巷道整个断面平均风速的问题,基于超声波对射式测风原理,设计了以STM32为核心的矿用对射式风速风向传感器,介绍了传感器总体结构、收发电路设计、滤波算法及软件流程。该传感器改变了以点带面的测风方式,通过大距离（5～12 m）超声测风技术测量巷道中线风速,以该风速代表整个巷道的平均风速,提高了巷道风速测量的准确性和实时性。依据设计方案研发了测试样机,在环形风洞中的测试结果表明,该传感器测量值与风速标准值在0.1～15 m/s内具有较好的一致性,测量误差小于0.1 m/s,能够满足智能化矿井对巷道风速测量精度的要求。     

煤矿全断面掘进机捷联惯导曲线测量系统

针对现有煤矿掘进巷道偏差曲线测量系统存在不通视和实时测量难的问题,设计了一种煤矿全断面掘进机捷联惯导曲线测量系统。捷联惯导系统通过捷联姿态更新算法实时采集掘进机推进的姿态角;行程传感器安装于掘进机上,用于测量每次截割部向前推进的行程值;将姿态角和行程值代入巷道实际曲线算法得到实际的掘进曲线,与巷道设计轴线进行比较后得到掘进偏差曲线,根据偏差曲线及时对掘进巷道进行纠偏,以保证工程质量。实验结果表明,该系统可实现快速、实时的高精度曲线监控,能够准确计算测量出煤矿全断面掘进机前进的曲线偏差,掘进5m时,最大偏差约为23.2mm,满足煤矿掘进曲线精度要求。     

大跨距巷道断面风速超声波测量系统

针对巷道断面平均风速测量误差大、适应性差、缺乏实时在线测量手段问题，结合巷道断面特点，基于超声波在介质中顺、逆流传播时会产生时间差的特性，采用发射频率自动跟踪修正技术、高压脉冲驱动技术实现高能量超声波发射与远距离渡越；采用程控滤波放大技术、峰值保持技术实现接收信号的高质量处理；采用AD高速采样时间定位技术、浮动门限阈值时差测量技术、电路时延自主测量技术实现超声波渡越时间的精准测量，最终实现巷道断面线平均风速测量。测量系统经气体流量标准装置实流测试，测量精度满足并超越相关标准要求，与当前巷道断面风速测量技术手段相比，本系统具有线平均风速一次性测量、准确度高、适应性强、实时在线监测等优点。     

巷道实体的三维建模研究与实现

阐述了中线加断面生成巷道体三维建模方法,然后对相交情况下的巷道体进行布尔运算生成贯通的巷道。针对建模过程中存在的巷道断面的三维坐标转换、三角网格的生成、巷道体之间的布尔运算等关键技术,提出了具体的解决方法,并给出了最终的实验结果,实验验证了此三维建模方法的可行性。     

基于UWB的综采工作面推进度测量系统

针对目前综采工作面推进度的测量和计算方式存在费时费力、累计误差大、传感器损坏后无法重新计算等问题,提出了一种基于UWB测距技术的综采工作面推进度实时测量系统。该系统采用矿用本安型测距分站与测距标志卡组合的方式,通过无线通信实现对综采工作面巷道推进度的实时测量。在综采工作面端头液压支架布置测距分站,在回采巷道固定标志点悬挂测距标志卡,通过巷道内UWB无线信号测距,当即将开采到最近的测距标志卡位置时,撤掉该处测距标志卡,后续测距标志卡接替进行巷道推进度的测量与计算,依此循环往复,不断进行更替测量。结合采煤工艺,建立了依据采煤机位置和液压支架动作的限幅中值平均滤波模型,该模型将限幅滤波、中值滤波、算术平均滤波深度融合,以剔除海量数据中由于受到测量、遮挡等影响而造成的测量偏差较大的无效数据,同时消除有效数据中的最大和最小偏差数据,进一步保证了通过算术平均运算得到的测量值的准确性和有效性,实现了综采工作面推进度的连续测量。地面测试结果表明,测距分站1的最大误差为0.32 m,误差小于0.2 m的占比为84.62%;测距分站2的最大误差为0.48 m,误差小于0.2 m的占比为76.92%。井下工...     

基于网络的矿山三维巷道建模方法研究

针对现有巷道三维模型的构建多是基于单机的建模方法,存在网络环境下模型共享困难的问题,研究了一种基于网络三维图形技术的巷道建模实现方法。该方法通过巷道底板中线等特征线和断面参数,经过三维坐标转换得到断面三维线,采用分段建模算法快速建立三角形条带巷道三维模型;采用在网页中嵌入HOOPS 3D流控件和三维模型的HSF流文件实现巷道三维模型的网络发布,并借助网络三维图形技术实现了通过浏览器对大规模巷道三维模型的访问和交互。     

掘进机器人巷道断面记忆截割控制策略研究

矿井巷道开采的过程中司机的视线和所处的环境受粉尘,水雾,光线等的影响,导致在巷道断面在截割的过程中出现超挖或欠挖的现象,使得断面的形状尺寸不规则,进而给后面的顶板支护工作也带来困难,严重影响着巷道掘进的进度;为了解决以上问题,提出掘进机器人巷道断面记忆截割控制策略;记忆截割就是司机对断面初次截割的过程中把截割数据包括截割头的位置、截割臂摆动的角度和速度等数据存储在专门的存储器中,作为之后截割的参考数据直接调用,省去司机频繁的操作,大大提高截割的效率;通过MATLAB仿真和EBZ160试验研究可知,截割头摆动误差可控制在5cm以内,表明掘进机器人巷道断面记忆截割控制策略可以更加有效地控制掘进机截割出整齐的断面,为掘进机巷道断面自动成型奠定了理论依据。     

大采高工作面复用巷道注浆加固技术研究

大采高工作面采动动压显著,复用巷道存在围岩变形量大,支护困难等问题。以5603大采高工作面巷道复用为研究对象,在对巷道布置方式、围岩变形特征分析基础上,提出采用新型注浆浆液作为加固材料,对巷道进行注浆,并具体确定注浆加固时机、注浆钻孔布置方案等。现场应用表明,通过对巷道进行二次注浆加固,围岩变形量及破坏程度得以显著控制,保证了巷道后续使用安全。     

基于盾构法的矿山隧道贯通测量偏差纠正方法

为提高矿山隧道贯通测量偏差纠正效果，提出基于盾构法的矿山隧道贯通测量偏差纠正方法。首先对矿山隧道贯通测量偏差估算，然后通过GPS控制网建立、竖井联系测量、地下导线控制点设置进行作业，最后对盾构姿态中的定位测量误差对贯通误差影响进行估计，并根据估计结果进行最后的调整，实现矿山隧道贯通测量偏差纠正。实验结果表明方法偏差较小，且在短时间内就能够实现偏差纠正，能提高矿山隧道贯通测量偏差纠正的效果。     

基于OpengL的面向对象的巷道三维可视化

介绍了巷道三维模型建立的过程,即巷道数据处理、巷道三维实体模型、模型OpengL映射、三维场景设置、坐标投影变换、巷道三维显示。采用面向对象的VC++的结构体数据类型和类建立描述组成巷道中心线的不同基本元素空间信息的数据结构。利用OpenGL原语进行描述,对巷道实体三维数学建模。通过三维场景设置,控制三维巷道的生成效果,运用OpenGL的Z缓存自动消隐功能构建和生成具有真实感的三维巷道模型,并实现交互式查询。以此解决方案对地下巷道的实际情况进行直观和形象的模拟,对煤矿的信息化管理能力有一定的提高,利于指导煤矿的实际生产。     

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The Golden Section

To Renaissance mathematician Luca Pacioli, it was the Divine Proportion. To German astronomer Johannes Kepler, it was a precious jewel. The only proportion to increase simultaneously by geometric progression and by simple addition, the Golden Section achieves unity among diverse elements in remarkably efficient ways. We explore the Golden Ratio 1: ϕ , also known as the Golden Mean, and its appearance in the regular pentagon and other geometric constructions.