分布式光纤振动传感系统的多级零频点定位研究

为了减少直线结构Sagnac分布式光纤传感系统的定位误差,提出一种多级零频点的优化方法,通过分析直线结构Sagnac分布式光纤传感定位原理,确定固定的采样速率下离散化是造成定位误差大的原因.并分析得出振动信号频域曲线会周期出现多个零频点,进而对振动定位的多级零频点优化方法进行了理论推导,阐明高倍零频点下的定位误差会有效减小.通过实验验证表明,在总长为11.769 km的传感光纤上,优化后的定位方法在不改变采样速率下可保证定位误差提升到±20 m范围内,可以基本满足系统对外界振动信号进行精确定位的要求.     

“矿山供电课程设计”工程实践的教学改革

矿山供电设计传统上主要采用手工计算、绘图和撰写等方法,存在计算繁琐,工作量大的问题。本文开发一套煤矿井下供电系统设计的智能性软件,它集井下供电绘图、供电计算、设备选择优化、计算报告自动输出和设备信息管理等功能于一体。该项改革为培养与实际煤矿供电系统密切相关的专业技术人才,为培养适应现代化发展的人才奠定基础。     

管网泄漏极性相关法定位研究

针对管网泄漏定位运算量大而不易实现在线检测的问题,设计一种运算快速、实时测量的定位方法。以泄漏液体的声学特性为依据,建立测漏模型,将捕获的信号离散化后极化处理,用极性相关法计算渡越时间,从而得到漏点到测点的距离。为验证极性相关法定位的可行性与可靠性,设计声学管网测漏仪。通过实验证明极性相关法能够有效提高相关函数的运算速度,易于在微处理芯片中进行实时分析,实现了工程中管网泄漏的在线定位测量。     

混合储能系统瞬态响应预测控制研究

针对混合储能系统负载突增时母线电压骤降的问题,提出一种瞬态响应预测控制策略.通过建立双向DC/DC变换器的数学模型,推导频域下系统闭环传递函数,得到负载变化时母线电压的波动表达式.将电压变化量在时域中微分确定波动幅值,据此自动修正电压参考值,并结合双闭环控制得到瞬态响应预测控制策略,最后在2 kW实验平台进行验证.实验结果表明,提出的瞬态响应预测控制策略相比于传统双闭环控制,能有效降低负载增加时母线电压的波动,缩短系统动态响应时间,提高系统运行性能.     

基于多频相位生成载波的光纤振动传感技术研究

为了满足周界安防区域数目扩增的需求,提出了一种基于多频相位生成载波的光纤振动传感技术,利用多个相位调制器实现了不同振动信号的频谱搬移,采用微分交叉相乘算法开展了多路干涉信号的相位解调,进行了相位生成载波调制深度的选值分析,并搭建了基于直线型萨格奈克干涉原理的多通道光纤振动传感实验系统。实验结果表明,干涉信号频谱含有多频载波成分与频谱搬移的边带成分,经解调可获得准确的振动信号,其频谱信噪比平均为27.3 dB,谐波失真度平均为8.22%,并在模拟应用场景中对人为敲击信号进行了准确解调,从而为本系统在交通领域的多防区周界安防应用提供了参考。     

基于Φ-OTDR的煤层气管线外界入侵振动检测系统

为实现长距离煤层气管线外界入侵振动检测,采用基于相位敏感型光时域反射原理(Φ-OTDR)的分布式光纤振动传感系统,融合FPGA与USB2.0技术开展传感数据的实时采集与高速传输,并通过时间-空间二维分析来获得振动信号典型特征,进而实现煤层气输送管道危险源的实时检测。实验结果表明,本系统可借助差分信号波峰位置实现精确定位,系统的频率响应范围是可覆盖入侵振动特征频率的1 Hz～3 k Hz,且在4 km和9 km光纤位置处的定位误差均可保持在20 m范围以内,因此本系统可有效检测到输送管道外界入侵振动。     

基于KingView的SQL数据查询设计

针对工控系统中数据量大易造成数据库访问中断,现有数据查询环节开发繁琐、数据排列无序,设计了一种基于KingView与SQL Server的数据查询方案,通过对时间控件、日期控件及内嵌SQL函数的组合编程,实现了对数据库的访问及数据的调用,完成了按时间顺序进行系统数据查询的功能.试验结果表明,该查询方法运行可靠、操作简单,优化了工控系统的性能.     

小波阈值降噪提高ＢＯＴＤＲ测量精度研究

布里渊光时域反射仪（Brillouin Optical Time Domain Reflectometer, BOTDR）通过单端探测 光纤中的自发布里渊散射来实现布里渊频移测量,存在信噪比较低的缺陷。为此,本文采用小波阈 值降噪对微波外差扫频 BOTDR 测量过程中的每条单频功率曲线进行噪声抑制,最终提高 BOTDR 测量精度。简述了小波阈值降噪原理,构建了基于微波外差扫频测量的 BOTDR 仿真模型,通过仿 真分析不同小波变换参数对测量精度的影响,确定了最佳小波阈值降噪方案。搭建了微波外差扫频 BOTDR 光路及电路实验装置进行温度测量实验,在 10km 传感光纤上对降噪算法进行了实验验证。 实验结果表明,相比于降噪前,降噪后传感光纤末端变温区布里渊频移测量波动极差从 5.8 MHz 降 低至 3.2 MHz,均方根误差由 1.2 MHz 降低至 0.16 MHz,测温精度由±2.545℃提升至±1.4℃。理论仿真和实验研究证明,采用小波阈值 降噪可提升 BOTDR 测量精度。     

矿用本质安全型超声测距系统

在煤矿井下等特殊场合,传统超声测距系统的脉冲变压器存在火花能量超限风险,难以满足燃爆环境下本质安全的要求。设计基于无变压器驱动的矿用本质安全超声测距系统,实现爆炸性环境下的距离测量。以E524.33测距芯片为核心设计无变压器驱动模块,分析系统测距功能与测距时序,并进行超声测距范围和精度实验。实验表明,超声测距系统可以实现250～2 750 mm的距离测量。证明系统可实现本质安全的位置监测,并应用于煤矿井下的车辆行驶安全预警。     

矿区水源井与供水管网远程监控系统研究

为满足矿区水源井与供水管网集中监控的技术需求,设计一套基于PLC处理器无线远程监控系统。采用现代无线数据传输技术、计算机通信技术、PLC控制技术、组态王上位机软件技术完成供水系统远程监控,实现了对采集数据的处理、统计分析、显示和存储功能,对水源井水泵和管网节点阀门的运行状态进行连续监测,同时可进行远程控制。现场应用表明:此供水监控系统实时性强、数据传输准确、可靠性高。