新型激光瓦斯传感器的设计

安全是煤矿作业中最重要的一环,而煤矿中瓦斯浓度是衡量安全的重要指标,所以精确检测瓦斯浓度是保障安全的最关键点;为精确检测煤矿井下瓦斯浓度,提出了一种测量瓦斯浓度的新方法,并且在论述激光传感器的构成和工作原理的基础上对硬件电路和软件进行了设计,实现了激光检测,更进一步增强了安全性,提高了效率;实验表明,该传感器的重复性和线性响应两个测试指标误差都非常小,达到了一定的技术指标;系统的推广具有极其重要的现实意义。     

基于采掘工作面瓦斯涌出特征的瓦斯灾害精准预警系统

乌东煤矿为近直立特厚煤层、分层放顶煤开采方式,工作面瓦斯涌出来源及特征较为复杂,当前采取的瓦斯防治措施虽有效降低了回采期间工作面瓦斯涌出异常风险,但其经济性、合理性、安全性无法统筹兼顾,在瓦斯灾害风险管控的时空衔接上缺乏瓦斯涌出异常预警机制及配套技术手段。为了填补乌东煤矿瓦斯灾害预警空白,基于对乌东煤矿井下工作面空气瓦斯来源、采掘工作面瓦斯涌出特征的分析,将综放工作面瓦斯浓度超阈值预警模块与掘进工作面瓦斯涌出特征预警模块相结合,构建了乌东煤矿采掘工作面瓦斯灾害精准预警模型。在此基础上,采用B/S架构开发模式,基于矿井工业环网设计开发了乌东煤矿瓦斯灾害精准预警系统,并在井下各主要工作面应用。考察结果表明,该系统运行稳定,预警准确率较高。     

基于嵌入式Linux的智能瓦斯监控系统设计

为了测量煤矿井下瓦斯浓度以提高煤矿安全系数,采用了一种基于嵌入式linux的智能瓦斯监控系统;系统以核心处理器s3c2410为硬件平台,采用嵌入式linux作为操作系统,以DSP作为数据采集模块,通过TCP/IP协议将嵌入式系统接入Internet,实现远程监控,并基于QT/Embedded实现了监控界面;研究表明,本系统具有稳定可靠、实时性好、友好的人机界面、操作简单等优点,在井下瓦斯浓度监测方面有重要的应用价值;详细介绍了系统的组成、工作原理以及软硬件设计。     

基于ATmega128L的瓦斯检测报警装置的设计

文章介绍了一种瓦斯检测报警装置。该装置基于美国ATMEL公司最新一代高性能、低功耗的8位AVR微处理器,采用由黑白元件等组成的瓦斯传感器、温度以及风速传感器,可实时检测煤矿井下环境中的瓦斯浓度,且当瓦斯浓度超限时,可及时启动声光报警或输出开关控制信号切断电源。     

煤与瓦斯突出报警方法

分析得出近10年煤矿重特大瓦斯事故起数和死亡人数分别占煤矿重特大事故起数和死亡人数的62.3%和66.5%。提出了用于煤与瓦斯突出报警的甲烷、风速、风向等传感器布置方法。提出了基于煤矿安全监控系统的煤与瓦斯突出报警方法,即监测和分析甲烷浓度、风向、风速、传感器故障等,在出现以下情况时发出声光报警信号,切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源,撤出煤矿井下作业人员:甲烷浓度迅速增高或超过报警浓度,且风速不低于正常值;甲烷浓度迅速增高或超过报警浓度,进风巷风流逆转;进风巷甲烷浓度迅速增高或超过报警浓度等。     

基于CAN总线的煤矿瓦斯与环境监测系统设计

针对传统的井下瓦斯监测因采用人工检测方式而导致非实时性及易出错等问题,结合井下生产环境复杂、传输距离长、监测范围广的特点,提出了一种基于CAN总线的煤矿瓦斯与环境监测系统的设计方案。该系统以AT89S52单片机为下位机系统核心,利用单总线及多传感器技术对井下温度、风速、瓦斯浓度等多种环境参数进行自动监测,并通过CAN总线将数据实时传送给上位机。实验结果表明,该系统具有较高的稳定性、可靠性和抗干扰能力。     

煤与瓦斯突出信号挖掘方法研究

针对传统关联聚类算法因难以捕捉异常信号非线性随机变化而造成采煤作业中特征信号检测不准确的问题,提出一种基于特征关联挖掘算法的煤与瓦斯突出信号挖掘方法。该方法利用小波变换提取煤矿井下作业区状态信号特征,为煤与瓦斯突出信号挖掘提供依据;计算煤矿井下作业区状态信号特征之间的关联度,实现煤与瓦斯突出特征信号挖掘。实验结果表明,该方法可提高煤与瓦斯突出信号挖掘的准确性。     

基于BP网络和D-S证据理论的瓦斯监测系统的研究

针对目前煤矿采用的瓦斯传感器输出信号具有模糊性、不确定性等问题,提出了一种基于BP网络和D-S证据理论的瓦斯监测系统的设计方案。该系统采用改进的BP算法获取煤矿环境的基本概率分配,采用D-S证据理论对BP网络输出结果进行信息融合,从而对井下瓦斯状态作出判断和决策。实验结果表明,该系统提高了瓦斯监测信息的准确性和决策的快速性。     

基于无线传感器网络的瓦斯浓度监测系统的硬件设计

为了克服传统煤矿瓦斯监测系统存在的难以及时知晓井下状况的局限,设计了一种基于IEEE802.15.4传输协议的无线传感器网络技术的瓦斯浓度监测系统.利用此系统,井上管理人员可以实时监测到井下多个位置的瓦斯浓度,更有效地管理井下安全工作.该系统还具有可扩展,可移动的优点,功耗小,体积小的优点.首先介绍此系统的总体结构和单个节点的硬件设计,并介绍了具体的实施方案.     

基于ARM Cortex-M3的便携式智能瓦检仪的设计

为了测量煤矿井下瓦斯浓度以提高煤矿安全系数,利用新型的ARM Cortex-M3内核高性能、低功耗和低成本的特点,结合红外技术研究设计出一款便携式小型瓦斯检测仪;ARM Cortex-M3内核简化了硬件电路的设计和开发环境,优化了软件编程;红外技术的应用使得该仪表可供煤矿井下工作人员随身携带,使用方便;该仪表能够实现瓦斯含量实时检测和报警,具有测量精度高、实时性好、速度快、操作简单和性价比高等优点,使得矿井环境更加安全可靠;文章详细介绍了瓦检仪系统的组成、工作原理以及软硬件设计.     

基于气体传感器和随机森林的毒害气体浓度检测方法研究

研究了一种基于气体传感器和随机森林分析模型的毒害气体浓度检测方法,在温度25℃、相对湿度80%、标准大气压的条件下,实验模拟检测氨气、甲苯、硫化氢三种毒害气体泄漏并记录检测数据,采用非线性随机共振模型解析检测数据特征值,采用随机森林模型对检测特征值进行气体类型预测。研究结果表明,所提出的方法具有较好的预报精度。本文所提出的方法可以有效的解析检测传感器的信号特征向量,依托随机森林模型对于毒害气体泄漏浓度的判断更加精准,将在实验室危化品泄漏监测领域具有广阔的前景。     

一种基于经典遗传算法的自适应随机共振系统

针对实际工程中微弱信号的检测要求,根据双稳态随机共振系统原理和信号、噪声和非线性系统之间的关系,设计了一种基于经典遗传算法的自适应随机共振系统。该系统利用以输出信噪比为目标函数和对系统参数进行联合编码的遗传算法获取双稳态随机共振系统的最佳参数,再根据所得系统参数对接收信号进行最优随机共振处理。仿真结果表明,在低信噪比情况下,系统能始终保持最佳随机共振状态,快速地实现输出信噪比最大化和处理增益达到15~20dB,从而保证低信噪比条件下微弱信号的有效检测和处理。     

基于双稳随机共振的多频弱信号检测

针对利用非线性双稳系统随机共振逐一检测多个频率弱信号存在效率低、无法满足信号实时处理要求的问题,研究了基于随机共振的多频弱信号同时检测方法。首先建立了同时检测多频弱信号的仿真模型,通过调节双稳态随机共振系统参数、噪声强度,将在单个低频弱信号上产生的随机共振效应扩展到多个低频弱信号上,实现了多个低频弱信号的同时检测,分析了检测结果所呈现出的特点、原因。进一步研究了多频弱信号同时检测时不同频率信号之间的最小频带间隔问题。采用参数补偿的方法将其扩展应用到高频弱信号的检测中,实现了多个高频弱信号的检测。仿真结果表明该方法是可行的,能有效提高信号检测的速度及效率。     

随机共振技术在弱随机二元码检测中的应用研究

分析了小信号条件下二维双稳Duffing系统的随机共振现象,提出基于Duffing系统随机共振技术的微弱随机二元码检测方法,此方法在不需要知道被检测信号的任何先验知识的条件下,检测微弱随机二元码信噪比可以达到-25dB以下,并可估计出信号波形,计算机仿真验证了该方法的有效性;为强噪声背景下微弱随机二元码的检测提供了一种操作性强、高效的方法。     

Levy噪声下基于自适应级联三稳随机共振的4FSK信号检测

针对Levy噪声背景下数字信号检测效率较低的问题,提出了一种基于自适应级联三稳态随机共振的4FSK信号提取新方法,并与4FSK信号传统调制解调模型作对比。模拟并比较了自适应级联三稳态随机共振系统模型和传统模型的输出信号误码率。数值仿真实验结果表明,与传统调制解调模型相比,4FSK信号在经过自适应级联三稳态随机共振系统模型解调后的输出信号误码率相较于传统调制解调模型要平均降低了4%,且时域图像更为清晰,毛刺明显减少,频谱幅值大幅提升。该实验的成功表明随机共振系统对冲击噪声中的数字信号检测有很强的应用前景。     

纳米碳管气体放电气敏传感器中随机共振现象的研究

在对某些非线性动力学系统中,存在着随机共振现象,它不是通过消除噪声而是利用噪声来达到检测微弱信号的目的,随机共振是非线性动力系统中的普遍现象,它向人们展示了噪声在非线性体系中的积极作用.本文对纳米碳管气体放电气敏传感器中的随机共振现象进行了研究,利用纳米碳管电极作为气敏传感器阳极,在以空气为目标气体的传感器检测系统中观察到二重随机共振现象.提取放电周期脉冲信号,利用高斯白噪声调制放电周期脉冲信号,输出信噪比的仿真结果与实际观察到的二重随机共振现象一致.     

基于阈上随机共振现象的弱信号检测

为了说明当信号幅值处于系统阈值上时,噪声依然对信号起到增强作用,研究了加和网络模型中的随机共振现象,并且将该模型作为线性检测器的预处理器以构成非线性检测器,来进行对弱信号的检测研究。在搭建的非线性检测器中采用奈曼皮尔逊准则对信号做出判决。仿真结果表明:在加和网络模型中观察到了阈上随机共振现象,且非线性检测器的检测性能明显优于线性检测器。这为强噪声环境中提高弱信号检测问题开辟了一条新思路。     

基于随机共振原理检测微弱信号及自适应的研究

阐述随机共振的基本概念和原理,分析基于随机共振原理检测微弱信号的方法。采用Runge-Kutta算法分别对微弱的周期信号和非周期信号进行仿真验证,仿真结果表明基于随机共振原理可以有效地检测出强噪声背景下的微弱信号。     

最佳匹配阵列随机共振系统中利用噪声改善信息传输

针对数字通信系统中噪声影响码元传输的问题,为提高系统的可靠性,降低接收信号的误码率（BER）,提出一种基于最佳匹配方法和并行阵列理论的随机共振（SR）系统。首先,利用并行阵列理论来增强单个双稳态系统的随机共振效果;其次,将最佳匹配随机共振微弱信号的检测方法运用到阵列系统中;最后,推导出最佳匹配阵列随机共振系统的信噪比（SNR）增益表达式,并分析阵列单元数对误码率的影响。理论分析和实验仿真表明,最佳匹配阵列随机共振系统相比单个随机共振系统在强噪声背景下对微弱数字信号的检测性能得到提升,系统输出信噪比增益显著大于1,误码率也得到明显降低;且随着阵列单元数增加,阵列系统的随机共振效果越好。实验结果表明,最佳匹配阵列随机共振系统在实际工程中能够有效提高数字通信系统的可靠性。     

随机共振信噪比谱分析方法及其初步应用研究

随机共振是非线性动力学领域中的一种以噪声诱发使输出信号产生节律性并增强输出信噪比的一种新型理论.随机共振技术以随机共振理论研究为基础,面向工程应用的一种新技术和方法.提出了一种基于双稳态随机共振信噪比谱分析方法,与传统二维信噪比曲线分析方法相比,信噪比谱分析方法可直观的以谱峰(或谷)的宽度标定被测物质特征信息.以电离型微纳气敏传感器结合该方法实验检测六氟化硫气体,结果表明随机共振谱分析方法较二维信噪比曲线分析方法更全面的反映检测信息,有望实际工程应用.