一种矿用本安型自组网基站设计

针对灾后矿井下通信链路中断,救援人员信息无法互通的问题,设计1种矿用本安型自组网基站;设备基于SDR平台,采用FPGA+ADIAD9361+本质安全电路的方案,利用无线Mesh网络技术的无线多跳、自组织和强自愈能力,在矿井下供电、通信系统都被摧毁的环境下,能够快速、方便地组建无线通信网络,同时为矿井下的手持终端、矿用布控球、矿用信息记录仪等终端设备提供无线覆盖,实现事故现场与前方指挥部的信息互通。测试结果表明:基站具有自备电源、安全系数高、体积小、质量轻、功耗小等优点,2.4 GHz和1.4 GHz双频段无线组网,多跳能力为视频6~8跳,单跳传输距离大于200 m,单跳传输时延小于7 ms,功耗小于15 W,可连续工作4.5 h,可解决矿山各种事故灾害应急救援过程中遇到的通信问题。

一种矿用本安型腕表设计

为了实现井下便携式实时监测人员的生命体征,及时安排救援,设计了一款矿用本安型腕表。以NRF52840低功耗蓝牙芯片作为控制核心,采用GH3020健康监测IC+MPU6050加速度传感器+NST112x温度传感器作为采集单元,并结合本质安全技术的电源电路设计,实现生命体征数据采集;采用BLE/Wi-Fi结合高精度RSSI技术实现设备位置信号的快速探测;采用Cortex-M4F内核提供高效数据计算,对数据进行压缩、存储和远传。矿用本安型腕表具有集成度高、稳定性好、精度高、低功耗的特点,支持TCP/IP、ANT、Thread无线通信等协议;设备采集数据精度、整机功耗、可持续工作时长等指标均达到产品化标准,并实时显示在PC端,为矿工生命健康提供重要保障。

新型本质安全电源保护电路设计

为了解决本安电源过流和短路的安全问题,设计了一种用于本质安全电源的新型保护电路。该电路通过电流镜电路按一定的比例复制主路电流,并由副电路采样电流信号,经过放大、移位处理后接入比较器负输入端,比较器正输入端接入短路检测信号。该新型电路的功能是当电源负载发生过流或短路故障时,滞回比较器输出过流或短路控制信号,迅速关断主电流开关,从而实现对负载主电路截断的保护;同时启动微电流开关,检测短路故障是否消除,使得故障消除后能够自动恢复主电流开关电路。此外,电源保护电路的软启动电路可用于解决电源启动过程中的浪涌电流可能会造成过流保护误动作的问题。

固本安胎汤联合地屈孕酮片治疗复发性流产临床研究

目的:观察固本安胎汤联合地屈孕酮片治疗复发性流产(RSA)的临床疗效。方法:选取100例脾肾两虚型RSA患者,按就诊顺序抽签法随机分为2组各50例。对照组给予地屈孕酮片治疗,研究组给予地屈孕酮片联合固本安胎汤治疗。比较2组临床疗效、用药安全性和妊娠结局,并比较2组治疗前后孕激素水平、中医证候评分。结果:研究组总有效率94.00%,高于对照组78.00%(P<0.05)。治疗后,2组中医证候评分均较治疗前降低(P<0.05),且研究组低于对照组(P<0.05)。治疗后,2组血清孕酮、雌二醇、绒毛膜促性腺激素水平均较治疗前升高(P<0.05),且研究组各项指标均高于对照组(P<0.05)。2组用药至妊娠12周,肝肾功能检查和血、尿、便常规检查均无异常。研究组28周妊娠率高于对照组(P<0.05)。结论:固本安胎汤与地屈孕酮片联合可以改善脾肾两虚型RSA患者孕激素水平及妊娠结局,效果较好,用药安全性高。

本安型电磁阀动静态特性分析及影响参数优化研究

针对在驱动功率和电磁阀体积约束下存在的电磁铁驱动力不足、电磁阀响应速度慢的问题,分析了电磁阀的动静态特性,通过仿真分析和样机试验验证了提高本安型电磁铁电磁力可明显改善电磁阀的响应特性,确定了通过优化电磁力改善电磁阀响应特性的方案。提出了本安型电磁铁特性评价指标:有效行程指标、平均电磁力指标和静态综合性能指标,解决了因电磁铁行程不同而造成的电磁铁性能评价困难的问题。利用Maxwell电磁仿真软件分析了导向筒深度变化量δ_(a)、衔铁半径变化量δ_(b)、非工作气隙变化量δ_(c1)、非工作气隙变化量δ_(c2)、盆口高度变化量δd对电磁铁静态特性的影响,得到不同参数对静态特性的敏感度,为参数优化中尺寸控制范围的选择提供参考依据。通过正交试验结果构建了铁芯结构参数对电磁铁综合特性评价指标的二阶响应面模型,利用遗传算法对铁芯参数进行优化。样机试验结果表明:优化后电磁铁水平段电磁力提升了50%,有效行程提高了26%,本安型电磁阀的开启响应时间缩短了52.5%。

截止电流及保护时间可调的本安电路设计

针对传统限流型和截流型本安保护电路精度差、效率低,以及参数设置灵活性差的问题,在分析研究本安保护电路模式的基础上,设计了一种基于电流检测芯片、电压比较器和单稳延时电路的截流自恢复型本安保护电路。将新型截流型本安电路与传统型限流保护电路进行性能对比测试,结果表明,设计的本安电路具有反应快、效率高、内阻小等优势。

基于BUCK变换器非爆炸本安评价系统研究

应用在煤矿等危险环境下开关变换器必须满足防爆要求,本安型变换器必须在GB 3836标准的爆炸试验平台测试其是否满足输出本安的要求,这种方法耗时过长、不能直接指导本安电路的设计与制造。为了方便评价BUCK变换器的输出本安性能,以电容电路最小点燃电压曲线的数值拟合为依据,建立了输出本安性能评价系统。利用能量等效原理将BUCK电路等效变换为电容电路,并采用最小二乘法对电容电路的最小点燃曲线进行拟合,实现了最小点燃曲线的数值化;其次,利用仿真软件搭建了可以通过界面显示的本安判据结果的评价系统。最终采用2组实验结果对本安评价系统进行测试,验证了所搭建本安评价系统的可行性。

矿用本安型行程传感器设计方法

在综采工作面液压支架电液控制系统中,矿用本安型行程传感器扮演着监控支架推移行程的关键角色。作用是将油缸的机械行程通过液压支架转换成电流信号。向控制设备传递信号,使工人通过对设备的控制,确定液压支架的进度是否达到预定位置。因此,矿用本安型行程传感器是完成液压支架推溜、拉架等功能的保证,也是实现综采工作面自动化、智能化控制的基础装备。磁致伸缩行程传感器测量千斤顶活塞杆的行程值是根据磁致伸缩线的变形位置,利用铁磁材料的特性来实现精确测量的目的。行程测量采用磁致伸缩原理,可适用于存在甲烷气体混合物危险、煤尘爆炸等煤矿井下,具有精度高、非接触等优点。《矿用本安型行程传感器设计》从介绍磁致伸缩原理入手,重点介绍了矿用本安型行程传感器的硬件电路设计、结构设计等内容。

宽输入电压大功率双路矿用本安电源的设计

针对现有矿用本安电源体积大、效率低的问题,提出了应用氮化镓合封开关电源芯片设计的反激式开关型矿用本安电源。将AC 85~250 V输入转换为DC 12.5 V、2.5 A两路本安输出,使功率密度增加一倍。测试结果表明,这款本安电源输出稳定、效率高、纹波小,输出参数满足本安要求。

本安型电路控制负压放水器的设计

本安型电路控制负压放水器由本安型直流电源供电,高低水位感应块感应水位的高低,触发并驱动本安型三通电动阀控制气路的开闭,实现积水和放水操作,从而将瓦斯抽采管路中的积水自动排出管道外。该放水器使用安全稳定可靠,有效解决了传统机械式负压放水器的弊端。

本安型信息矿灯在煤矿“三网合一”系统中的应用

本安型信息矿灯作为一种集成了信息化和安全性的照明设备,在煤矿井下人员定位系统、矿灯智能充电系统及虹膜考勤系统中有着重要作用。文章对本安型信息矿灯的特点和其在煤矿“三网合一”系统中的应用展开研究,并探讨其未来的应用趋势。

一种带本安输出的隔爆兼本安型巷道灯研究

隔爆兼本安型巷道灯内置的本质安全型LED驱动电路是隔爆兼本安型灯具中最为重要且安全系数较高的一种驱动电路,该电路适用于煤矿等含有爆炸性混合物的环境中。该款巷道灯内的本安输出电路作为通讯、监测、控制系统、人员定位系统的供电设备,在保证安全的同时,提高了设备的利用率。该款巷道灯还具有节能功能,通过无线通信技术与矿灯联锁,实现了智能化控制和管理,具有高效、节能、环保等多重优势,为矿山企业的安全生产提供了有力保障。

半波振子结构在井下5G辐射场中的安全性分析

GB 3836.1-2021《爆炸性环境第1部分设备通用要求》规定,爆炸性环境中射频设备的射频阈功率不得大于6 W,该规定引自欧盟标准,缺乏试验验证,严重制约了5G技术在煤井下的应用。为了重新评价矿井5G通信设备辐射电磁波能量的安全性,分析得出金属结构耦合电磁波产生放电的形式应为低压分断电路电弧放电;分析了金属结构耦合电磁波产生的放电能量,选择最易耦合电磁波的半波振子结构为研究对象,通过比较得出等效半波振子等价直流放电电路产生的放电能量大于等价高频放电电路产生的放电能量,从而将分析金属结构耦合电磁波放电的安全性转换为分析金属结构的等效半波振子天线等价直流放电电路的安全性。选择直流本安电路的安全性判别原则来判断等效半波振子等价直流放电电路的安全性,通过计算放电功率和能量,得出5G射频设备辐射功率不大于10.5 W时,将不会点燃爆炸性的瓦斯气体,因此,可将5G通信系统射频基站的安全辐射功率提高到10.5 W。

矿用本安型应急通信终端在矿下应急通信中的应用

针对矿下各种突发安全事故对应急通信的要求,研究出了一款可以在矿下安全使用的矿用本安型应急通信终端。该终端采用防爆的本质安全型构造,可以在矿下采集音视频信息、视频共享分发以及稳定的信息回传调度,具有独立的通信传输能力,可在矿下稳定工作至少7 h。在背负式Mesh基站的点对点配合下,能够针对矿下复杂的救援环境工作,并且可以实现对矿下情景的全记录。该设备已成功的应用于矿下融合网络应急通信指挥系统中,为矿下应急通信救援工作提供了关键装备,也提高了矿下应急救援的效率。

混合型本安电路短路瞬态能量分析

目前针对本安电路本安特性的研究大多以IEC火花实验装置为实验平台,仅对单一电容电路或电感电路的放电特性进行分析,存在适用性差、实验条件要求高等问题,缺少对混合型本安电路本安特性的研究。针对该问题,在GB/T 3836.4—2010《爆炸性环境第4部分:由本质安全型“i”保护的设备》的基础上,以截流型保护方式下的混合型电路为实验对象进行短路瞬态能量实验,通过分析短路瞬态能量释放过程,建立了短路瞬态能量数学模型,分析了等效数学模型中电容、电感、电源电压和保护时间对短路瞬态能量的影响。Matlab仿真结果表明:随着电容和电感的增大,短路瞬态能量会逐渐增大,最后趋于一个稳定值;增大电源电压会显著增加短路瞬态能量;缩短动作保护时间可有效降低瞬态能量,但只有当保护时间小于临界时间时其作用才明显。基于短路瞬态能量数学模型开发了本安电源,进行了短路实验。实验结果表明:短路电流和电压波形与理论分析基本吻合,短路瞬态能量为33.22µJ,符合本安要求,可为本安电源的设计提供参考。

能源企业安全绩效考核与本质安全评估研究

为进一步规范企业安全管理、强化安全管理基础,构建安全管理长效机制,以国家能源集团为研究对象,结合安全绩效及安全风险预控管理考核,进行本质安全评估研究;建立本质安全评估模型并进行实际应用。研究结果表明:各子分公司安全管理需要改进的短板主要有其他元素控制、元素体系文件、生产系统运行控制、体系审核与控制、危险源辨识和风险控制能力,以及培训、意识与文化等;选取的27家子分公司本质安全体系考核平均分为78.34分,其中有3家分公司未达到三级以上生产本质安全企业等级。研究结果能够有效解决企业的安全管理缺陷,为企业的健康安全发展提供理论支持。

ZDJ11型矿用本安型电阻率监测系统研究

针对直流电阻率法在量测过程中存在抗干扰能力弱、小信号分辨能力低和系统可重复性差等缺点,导致应用不够广泛的不足,为了提高监测的实时性、准确性,开发了ZDJ11型矿用本安型电阻率监测系统。该系统通过多频同步发射技术、智能电极控制技术、高性能信号采集技术、低噪声电源设计和地电相关电阻率辨识技术等软硬件相关融合降噪方法,显著提高了系统的抗干扰能力、小信号分辨能力和系统重复性。经测试系统抗电磁干扰能力可达60 dB,动态范围可达100 dB,小信号分辨率可达5μV,数据重复误差小于2.5%。该系统的开发为矿井顶、底板水害监测预警提供良好的装备支撑。

海洋平台本安防爆设备参数选择及配接要求

对海洋平台外供电本质安全型防爆电气产品的基本配置、系统组成、及本安系统中的本质安全装置、关联装置、连接电缆参数选择及配接要求进行了详细论述,有助于正确选型、安装、使用和维护本质安全型防爆电气设备,保证现场生产运营安全。

本安回路计算在工程设计中的应用

介绍本安回路系统的基本构成以及本安回路计算的常用方法,并结合具体产品的安全参数,提出本安回路计算在工程设计中的具体应用思路及方法。针对无法满足本安参数验证的情况,提出了可行的解决方案及建议。

煤矿本安型轨道式巡检平台研制与应用

2014年4月,黄陵矿业集团有限责任公司一号煤矿1001综采工作面“以采煤机记忆截割、液压支架自动跟机及可视化远程监控为基础,以生产系统智能化控制软件为核心,实现了在地面(巷道)综合监控中心对综采设备的智能监测与集中控制”,确定了“有人巡视、无人操作”的远程可视化割煤的技术路线。为了进一步实现“无人巡视”,借助于煤矿输送带、巷道巡检机器人的应用经验,笔者重点将对综采工作面巡检机器人进行研究。