考虑脉冲信号传输特性的矿用电缆故障定位方法

为解决电缆分接头对脉冲信号的反射干扰造成故障定位困难的问题,分析了脉冲信号沿电缆传输特性:脉冲信号幅值、脉宽随传输距离的增加呈单调线性变化。在此基础上提出了一种考虑脉冲信号传输特性的矿用电缆故障定位方法:通过向电缆中注入原始脉冲信号获得反射脉冲信号,根据反射脉冲信号的脉宽、幅值变化识别电缆故障点反射脉冲信号,从而排除电缆分接头反射脉冲信号的干扰,实现故障准确定位。搭建了矿用电缆故障定位仿真模型对该方法进行验证,仿真结果表明,该方法具有较高的故障定位精度,定位误差小于1%。     

基于光纤传输的矿用温度传感器设计

针对传统的矿用温度传感器存在抗干扰能力较差、传输速率低、传输距离短的问题,设计了一种基于光纤传输的矿用温度传感器。传感器采用高精度的Pt100铂电阻作为温度敏感检测元件,同时采用光纤进行传输,显著提高了传感器的检测精度和传输速率。从电子元器件选型、低功耗运行机制、光纤传输等方面详细介绍了传感器的抗干扰电路、供电电路、光纤通讯电路、信号采样电路、显示电路、报警电路等硬件设计,以及传感器的软件流程设计。通过试验结果表明,传感器具有传输距离远、通讯速率高、功耗低、精度高的特点,满足煤矿现场恶劣环境下-30℃～200℃的温度监测需求。     

一种电阻应变式称重变送器设计

针对称重传感器信号长线传输过程的干扰问题和称重仪表的通用性问题,设计了一种称重变送器对传感器信号数字化,运用移位去极值平均滤波增强传感器信号抗干扰性能,采用最小二乘法校正电阻应变式称重传感器特性曲线;实验结果表明,设计实现了称重信号的数字化,传输距离达到了20米,并且称量精度可以达到了C3等级。     

矿用变频器引起安全监控系统误断电问题的探讨

针对某煤矿的变频器工作时产生的电磁干扰引起井下工作面安全监控系统误断电现象的问题,分析了变频器对安全监控系统信号传输的干扰现象及产生的具体原因,提出了相应的处理方法,解决了矿用变频器对安全监控系统的影响问题。     

码移参考超宽带收发机及其在WSN环境中的性能分析

介绍了一种新型的基于码移参考技术的超宽带收发机,通过在MATLAB上建模仿真,分析比较了在无线传感器网络应用环境下码移参考超宽带系统的误比特性能。仿真结果表明,采用码移参考技术的超宽带接收机具有比传统的传输参考接收机更好的抗窄带干扰性能,并具有较低的实现复杂度,更适合于无线传感器网络的应用。此外,偏移码字的选择对系统的抗窄带干扰性能有较大影响,采用持续时间短或者随机化特性好的码字,系统的抗窄带干扰能力较强。这些结论为码字的优化设计和系统性能的改进提供了依据。     

基于光纤信号传输的甲烷传感器设计

针对甲烷传感器频率、电流、总线通讯传输中存在距离短、速度慢、损耗大、抗电磁干扰能力弱等问题,对传感器单片机、电源模块、光电转换模块、显示、声光报警等电路进行了研究,采用单模光收发一体模块设计了一种基于光纤信号传输的甲烷传感器,传感器设备与监控分站通过光纤进行数据信号高速交互,保证数据传输的稳定性、及时性和可靠性,符合智能化传感器应用需求。     

级联式低频触发器信号的抗干扰传输研究

级联式低频触发器运行过程中,受干扰信号带宽和不同干扰源的影响,导致同步信号传输效果较差。为此,提出级联式低频触发器信号的抗干扰传输方法。首先,通过变换观测矩阵分离级联式低频触发器同步控制信号,采用欧式距离度量信号相似度,确定信号次序。接着,检测干扰信号中心频率,并通过自适应频谱估计器估计出各干扰信号中相应的带宽以及干扰源的位置。然后,采用维格纳威利分布(WVD)方法处理瞬时频率,计算最大信噪比的最优权值。最后,通过自适应时变滤波法抑制干扰、补偿系数相乘并剔除干扰,实现级联式低频触发器同步控制信号抗干扰传输。试验结果表明,所提方法噪声干扰滤除效果较好。控制后的信号频率稳定在[-1,+1]之间。级联式低频触发器同步控制信号检测率均高于95%。不同信噪比下的信号正确检测率在90%以上。不同读取距离下的信号传输丢包率低于7%。所提方法具有较好的同步控制信号抗干扰传输性能,受干扰程度较小。     

监控分站频率信号采集电路抗干扰设计

分析了煤矿井下传感器的频率信号在传输过程中受干扰的主要原因,重点阐述了井下监控分站频率信号采集电路的抗干扰设计方案。该方案在硬件上采用动态阈值和静态阈值相结合的方法去除干扰信号,在软件上采用滑动滤波算法筛选异常信号。实际应用结果验证了该方案的可行性及有效性。     

窄带阻抗匹配下信号传输的偏差控制仿真

窄带信号传输偏差控制是提高信号传输速率和满足大众需求的关键技术,针对当前相关研究成果存在实现后系统运行稳定性控制效果有待优化的问题,提出基于判决反馈的窄带阻抗匹配下信号传输的偏差控制方法。通过窄带信号抽样定理,利用降低采样频率实现窄带阻抗匹配下信号采集,根据采集到的信号,考虑到偏差通常在各种干扰下产生,设计并构建双环判决反馈下自适应滤波器,在偏差控制中,设定系统含有直扩部分,抑制信号传输中的干扰,并以减少信号失真为目的,引入判决反馈电路,判决反馈系统根据传输信号码片获取干扰信号估算值,并将所得估算值当作参照输入至自适应滤波器中,利用参照信号和原始信号的直扩部分相关性减小,使判决反馈可以更好地对窄带阻抗匹配下信号传输干扰进行抑制,并减少信号失真情况,从而实现信号传输偏差控制。实验结果表明,所提方法可以很好地抑制各种干扰,实现了信号传输偏差的高效控制。     

协同信号驱动和区域健壮性感知的机会可靠传输机制

针对无线传感器网络中区域通信特性和信号驱动问题,研究了一种能够提供高效可靠数据通信的基于协同信号驱动和区域健壮性感知的机会可靠传输机制.首先基于信号冗余度、并行通信和信号融合,建立了多路径传输协同信号驱动模型;基于区域划分建立子网序列状态矩阵,构建区域健壮性感知模型;提出了一种适用于无线传感器网络的高效可靠的机会可靠传输机制.数学分析与实验结果表明:所提出的传输机制在实时性、稳定性、可靠性、信号识别等方面具有优秀表现.     

高可靠性矿用分站的设计

矿用分站与传感器之间大多采用模拟信号传输方式,极易受井下电磁干扰的影响,降低了煤矿安全监控系统的稳定性和可靠性。针对上述问题,设计了一种与传感器之间采用数字传输方式的高可靠性矿用分站,详细介绍了该分站的结构、硬件及软件设计。测试结果表明,该分站通过了《AQ 6201—2006煤矿安全监控系统通用技术条件》中规定的抗干扰性能试验,具有较强的稳定性。     

矿用无线甲烷传感器的设计要求

分析了目前对矿用甲烷传感器在显示值稳定性、响应时间、误差范围等方面的性能要求,指出矿用无线甲烷传感器除了要符合矿用甲烷传感器的性能要求外,其供电电池及通信信号也要符合设计要求,即应采用定时唤醒接收方式、降低占空比、提高无线收发速率来降低功耗,并设计成小型化本质安全设备;介绍了矿用无线甲烷传感器设计中常见的问题及对策;最后从感知矿山物联网适应性、无线通信、后备电源、天线、遥控功能等方面提出了确保矿用无线甲烷传感器甲烷检测性能及安全性能的设计要求。     

煤矿井下有线宽带信息传输研究

指出要实现煤矿井下固定岗位无人值守、综采和综放等采煤工作面少人作业,应装备具有地面远程控制功能的煤矿监控系统、监视系统、矿用调度通信系统和矿井移动通信系统等;提出矿井信息传输系统应满足传输带宽宽、有线与无线相结合、抗故障能力强、传输距离远、可靠性高、标准化、安全性好等要求;在分析星型、环型、树型和总线型等煤矿井下有线传输网络结构优缺点的基础上,提出了双巷双缆、单巷双缆、单缆双树冗余结构,认为理想的煤矿井下有线传输网络应采用双巷双缆或单巷双缆双树冗余结构;提出煤矿井下有线宽带传输应采用基于无源光网络的矿用以太网或基于有源光网络的矿用以太网的观点,并提出了这两种矿用以太网的主要性能与技术指标要求。     

基于HART协议的矿用信号转换器的设计

介绍了一种基于HART协议的矿用信号转换器的硬件和软件设计。该转换器以C8051F040单片机为中央处理器,实现了与使用HART协议的传感器的通信,可将传感器的测量信号通过数码管现场显示出来,并兼有量程设置、报警值设置、频率输出和CAN总线输出等功能。     

矿用多功能WiFi信号转换器的设计

介绍了矿用多功能WiFi信号转换器的组成及信号的转换方式。该转换器可通过天线收发无线信号,可实现无线信号与RS485口、以太网口、传感器接口和语音接口等有线信号的相互转换,方便地完成了煤矿井下各种监控设备接口之间的互联,有效解决了各种监控系统和通信系统之间的兼容性问题。     

ZYBG型矿用瓦斯输送管道自动抑爆装置研制

为了保障瓦斯输送管道的安全性,采用主动抑爆技术研制了ZYBG型矿用瓦斯输送管道自动抑爆装置。该装置利用火焰探测器探测瓦斯爆炸信号,并将信号通过光电转换传输给控制器,控制器对信号进行判定和分析,在爆炸接近防护区间的瞬间快速打开高压抑爆器,释放抑爆介质,熄灭火焰,阻断爆炸的进一步传播。抑爆性能试验结果表明,该抑爆装置能够在5ms内快速捕捉火焰信息,并在35ms内迅速喷洒抑爆介质。     

信号融合技术在煤矿报警系统中的应用

文章研究了一种兼容性好、通用性强、低成本的多通道传感器信号传输技术及其实现方法。该方法利用信号编码技术对测控现场的多路传感器信号进行处理和变换,使其融合为一路基带信号后,或直接以基带传输或以频带传输。该技术改进了目前煤矿安全报警系统中所采用的信号传输技术和方法。     

矿用可移动式救生舱的现状及其环境监测系统的设计方案

介绍了国内外矿用可移动式救生舱的发展现状,分析了可移动式救生舱环境监测系统的设计要求,提出了矿用可移动式救生舱环境监测系统的软件设计、硬件设计、信号传输的设计目标和相应的设计思路,可为当前国内救生舱的研制和使用提供技术参考。     

一种交流激励电容测量电路的性能测试

差动电容传感器已广泛地应用于压力、压差、位移、加速度、振动等非电量的精密测量,参比电容传感器有望用于煤粉浓度测量等领域,而微小电容测量电路是电容传感器应用中的核心和关键技术。微小电容测量的难点在于杂散电容的存在以及电磁干扰,而交流激励电容测量电路可以采用调制解调方式将缓慢变化的电容传感器信号调制在激励源提供的高频载波上,有效抑制同频干扰,工频干扰,运算放大器的失调电压和失调电流,电阻电容等器件的低频噪声干扰。在活塞压力平台上对交流激励电容测量电路进行了性能测试。结果表明,交流激励电容测量电路迟滞误差为0.19%,非线性误差为0.23%,重复性误差为0.29%,可应用于参比电容传感器测量系统。     

一种矿用皮托管式风速传感器设计

针对传统风速传感器因井下特殊环境常造成超声波探头性能减弱,不能正确反映环境风速值的问题,提出一种矿用皮托管式风速传感器设计方案,详细介绍了其原理及软硬件设计。该传感器采用S型皮托管测量风的压力,利用差压芯片计算差压信号值,并根据电信号、差压信号、风速之间的对应关系求取风速信息。实验结果表明,在0.4～15m/s风速范围内,该传感器测量误差低于±0.2m/s,且具有较好的温度稳定特性、贮存特性和防潮防堵性能。