煤矿甲烷传感器应用现状与发展前景思考

瓦斯是煤炭采掘过程中从煤岩体内涌出气体的总称,其主要成分为甲烷,可以严重威胁煤矿生产。甲烷传感器是煤矿瓦斯监控系统核心监测设备之一,对预防瓦斯灾害起到重要作用。为提高煤矿瓦斯监测能力,实现矿井智慧化管理,在系统梳理甲烷传感器发展历程基础上,文章阐述了目前广泛使用的7类甲烷传感器工作原理、适用场景及其特点;分析了现有甲烷传感器的不足,结合煤矿自动化,智能化安全开采需求及井下环境特征,提出了未来甲烷传感器的研发方向,以期为现代化矿井安全生产提供装备保障。

矿用高低浓甲烷传感器检定装置升级改造

近年来,高瓦斯矿井接替、高瓦斯煤层开采、大采高技术的应用以及安全装备的全面覆盖,原来安装运行的催化燃烧式低浓度甲烷传感器和便携式甲烷测定器已不能满足建设要求,需要轮换的高低浓甲烷传感器量大大增加。现有的DCKJ-1型高低浓甲烷传感器检定装置检定样品台数有限,改造后增加悬挂装置、稳压电源、分线板和接线电缆,可以成倍地增加仪器的检定数量。

矿用甲烷传感器标校系统设计

针对煤矿用甲烷传感器检测劳动强度大、工作效率低、安全性差等问题,设计了一套矿用甲烷传感器标校测试系统。该系统硬件是将各个检测模块进行电气化改造。系统软件采用虚拟仪器作为软件开发平台。通过试验验证,设计的矿用甲烷传感器标校系统可实现检测的自动化、精确化和安全化,能够降低劳动强度、提高工作效率和安全性,保障了煤矿的安全生产。

基于HTCC工艺的瓦斯传感器设计与制备

本文针对传统丸珠状瓦斯传感器一致性差、成品率低以及MEMS瓦斯传感器催化剂负载率低等问题,基于HTCC工艺制备了一种平板式瓦斯传感器,提高了催化剂的负载率以及解决了传感器批量化制备及成品率低的问题。并通过在颗粒氧化铝载体中掺杂碳纳米管,提高了载体的催化剂负载率和热导率,使传感器获得更高的灵敏度和响应速度。为高灵敏度瓦斯传感器批量化制备提供了一种参考,具有较好的应用前景。

便携式甲烷检测报警仪的使用与维护分析

便携式甲烷检测报警仪是煤矿工作的安全装置之一。对其使用与维护两个主要方面进行分析。首先阐述了便携式甲烷检测报警仪的系统原理,之后从使用规范、电池电源检验、显示值稳定性、基本误差、报警功能几个方面分析其使用注意事项;其次,对其维护措施进行研究,旨在提高便携式甲烷检测报警仪的性能与使用效果,保障煤矿工工人安全。

新型瓦斯传感器关键技术的研究

研究了热催化瓦斯传感器的三项新技术:催化元件动态配对工艺、新型检测方法和瓦斯传感器灵敏度自动调校方法。催化元件动态配对的研究,提高了传感元件和补偿元件的一致性,抑制了零点漂移。新的检测方法改善了传感器的工作状态,提高了传感器的灵敏度和稳定性。传感器灵敏度自动调校的研究有利于瓦斯监测系统自动化、可靠性的提高。

基于PLC的煤样瓦斯解吸指标测定系统设计

设计了一套基于PLC的全自动煤样瓦斯解吸指标测定系统。核心控制器为西门子系列PLC,同时搭载了可视化人机交互界面。通过对煤样的瓦斯吸附、全自动解吸,实现了煤样瓦斯解吸指标的精准测定,测定结果与MD-2型钻屑瓦斯解吸仪比较,相对误差仅为4.1%.同时,通过设定参数,可以将煤样瓦斯解吸测定时间段扩大至任何范围,更加全面地分析煤样的解吸性能。

基于红外光谱吸收原理的红外瓦斯传感器的实验

针对目前传统瓦斯传感器的缺点,借鉴现有的红外气体分析器的设计思路,研制了基于红外光谱吸收原理的红外瓦斯传感器.它采用开腔气室结构及单光束双波长探测技术,在实验室里通过对不同浓度的甲烷气体进行测量得到了其浓度反演式.在实验测量中,当瓦斯浓度小于22%时,误差为0.1%;当瓦斯浓度超过22%时,误差小于1%.

新型封孔技术在煤层瓦斯压力测定中的应用

阐述煤层瓦斯压力测定的重要性,对聚氨酯泡沫-压力黏液封孔测压技术进行了分析研究及效果分析,介绍了新庄煤矿应用该技术实测二2煤层瓦斯压力,并取得成功。

吸收光谱式光纤瓦斯传感器的参数设计

在简述非功能型吸收光谱式光纤瓦斯传感器原理的基础上，对光波波长的选择问题进行了讨论，提出一种根据传感器的技术指标确定其基本参数（气室长度Ｌ，光电原件的参数等）的方法，并建立了相应的数学模型．分析表明，增大Ｌ或减少σｉ／ｉ（光电流的测量标准差σｉ与光电流之比）都能起到减少ｃ的测量误差，提高瓦斯探测灵敏度和分辨率的作用．设计时，应首先根据市场情况尽可能地选小σｉ／ｉ，然后再根据传感器的性能指标确定Ｌ．

煤与瓦斯突出电磁辐射监测仪

根据煤与瓦斯突出机理和突出预测与防治原理，论述了煤与瓦斯突出电磁辐射监测仪的硬件组成和关键电路的设计，并完成了软件设计．通过井下实验证实了该监测仪可实现与煤体无接触监测，且信息接收、传输较为可靠，为煤与瓦斯突出的分析和预报提供了正确的原始数据资料．

非分光红外甲烷传感器的研制

矿用红外瓦斯传感器技术的难题是探测器输出信号微弱,光源电源波动、温度变化以及其它气体组分、水汽、灰尘等的干扰对测量精度会造成较大的影响.针对这些关键问题,讨论了数字化窄带滤波、双波长非分光测定技术等解决方案和相应的矿用传感器电路结构,提出了基于朗伯比尔定律的温度补偿方法.经试验测试,传感器的研制实现了预期的目标.测量精度优于±0.1%,响应时间小于20 s,其它技术指标和功能均符合矿用标准.

一种用于煤矿瓦斯监测的无线传感器网络设计

无线传感器网络是现代无线通信技术、微型传感器技术和网络技术相结合的产物,是近年来迅速发展的一种新型网络技术,它的出现对环境监测、家庭自动化和后勤服务等领域将产生革命性的影响。在介绍无线传感器网络特点的基础上,分析了无线传感器网络用于煤矿瓦斯监测的优势,讨论了传感器网络硬件设计原则,给出了用于煤矿瓦斯监测的无线传感器网络系统方案,重点研究了传感器节点硬件结构。与传统的监测系统相比,该系统具有结构灵活、可扩展性强、测量准确等特点。

基于传感器网络的瓦斯传感器故障诊断

根据矿井巷道的地理特征,构建了一种用于辅助瓦斯监测的链状无线传感器网络,在分析煤矿瓦斯传感器的故障模式的基础上,提出了基于链状无线传感器网络的瓦斯传感器故障诊断技术,给出了基于该诊断技术的具体算法。在此基础上,利用Monte-Carlo模拟,研究了不同参数(瓦斯分布方差、阈值和采样频率)对算法性能的影响。仿真结果表明,在适当的阈值选择条件下,故障诊断系统的性能与瓦斯分布的方差成反比,与采样频率成正比。

一种新型的红外甲烷测量定量分析模型

在分析常用的红外气体浓度定量分析数学模型朗伯-比尔定律之不足的基础上,利用RBF神经网络良好的学习能力、泛化能力和非线性映射能力,以RBF网络为核心,通过训练RBF网络得到红外探测器输出信号、温度与甲烷浓度的关系,从而提出了一种新型的红外甲烷浓度测量定量分析模型.分析与实验表明,该模型在甲烷检测中具有较高的精度.

催化燃烧型瓦斯检测仪器性能特征及影响因素浅析

本文介绍了催化燃烧型瓦斯检测仪器的检测原理及主要性能特征并对其影响因素进行了分析 ,提出了解决存在问题的措施和正确。

一种微差压原位式取样激光甲烷在线分析系统

设计了一种煤矿抽放管道原位式微差压取样装置,以实现对管道甲烷气体进行在线式准确监测。装置中的甲烷在线分析仪采用先进的可调谐激光光谱吸收技术,具有高分辨率、抗干扰、响应快、高稳定性等特点。该技术的成功应用将为瓦斯抽采管道内甲烷浓度的实时监测提供一种准确有效的解决方法。

瓦斯巡更监测分站的设计

为了有效监管瓦检员到达巡检地点检测瓦斯浓度,介绍了一种能够保证瓦检员到达巡检地点检测数据并同时把数据传给上位机软件的瓦斯巡更监测分站。详细阐述了各关键部件的组成和软件的工作流程。该系统以单片机AT89C2051为核心,以红外方式与便携式瓦斯检测仪进行数据传输,以RS-485通信方式与上位机进行数据传输。现场使用证明,该监测分站工作稳定可靠。

瓦斯压力监测系统在深部煤层回采工作面中的应用研究

随着煤矿开采向深部延伸,煤岩体物性、地应力、瓦斯等因素相互叠加影响,致灾机理日趋复杂。为获得煤层瓦斯压力变化特征,设计多测点实时监测,构建煤与瓦斯突出监测预警系统。试验表明,抽放半径和抽放时间是防治瓦斯灾害的重要指标,随着抽放周期延长,瓦斯压力呈现出先下降后达到平衡的特征,远离钻孔抽放半径对其影响降低。采用瓦斯压力监测预警系统,提高了工作效率,并与井下其他监测数据实现智能互联,做好关联分析,对矿井灾害防治具有重要指导意义。

图像处理在矿井瓦斯监控中的应用研究

针对目前煤矿采掘工作面便携式瓦斯报警仪监控过程中存在繁琐、枯燥的现场报数问题,提出了采用摄像机对便携式瓦斯报警仪进行实时监控并对监控视频图像序列进行图像处理和识别的方法;详细介绍了瓦斯浓度自动识别过程中的图像预处理、边缘检测和瓦斯浓度示数区域分割方法,即采用图像灰度化法和中值滤波法对监控图像进行预处理,分别使用Roberts边缘算子、Prewitt边缘算子、Sobel边缘算子对瓦斯浓度示数区域的图像边缘进行提取,通过Hough变换对瓦斯浓度示数区域附近的边缘直线进行检测,实现对目标图像的分割。