Improved Algorithm of Pattern Classification and Recognition Applied in a Coal Dust Sensor

To resolve the conflicting requirements of measurement precision and real-time performance speed,an im-proved algorithm for pattern classification and recognition was developed. The angular distribution of diffracted light varies with particle size. These patterns could be classified into groups with an innovative classification based upon ref-erence dust samples. After such classification patterns could be recognized easily and rapidly by minimizing the vari-ance between the reference pattern and dust sample eigenvectors. Simulation showed that the maximum recognition speed improves 20 fold. This enables the use of a single-chip,real-time inversion algorithm. An increased number of reference patterns reduced the errors in total and respiring coal dust measurements. Experiments in coal mine testify that the accuracy of sensor achieves 95%. Results indicate the improved algorithm enhances the precision and real-time ca-pability of the coal dust sensor effectively.

基于改进遗传算法的电厂粉尘监测节点覆盖控制研究

为有效降低粉尘环境监测中存在盲区和管控缺失的风险,优化火电厂粉尘环境监测系统的节点覆盖控制,延长无线传感器网络(WSN)寿命,提出一种基于改进遗传算法的节能优化方法。首先构建基于节点覆盖率、节点布设总能耗和节点通信传输总能耗的网络覆盖质量目标函数;然后针对传统遗传算法存在局部最优和编码重复的问题,提出整数编码的染色体组合方案、自适应调节交叉和变异概率的方法,以及精英保留策略;最后通过仿真对比分析,确定优化后的节点数量和分布方案。结果表明:改进的遗传算法显著提高了收敛速度,所需迭代次数减少至20次,适应度值优化52.18%;在节点部署和覆盖研究中,优化后的节点数量为42个,覆盖率达97.28%,节点休眠率为76.19%,有效提升了火电厂粉尘环境监测系统的节能效果。

基于PLC技术的烧结除尘自动卸灰机器人设计

作为钢铁生产中的重要环节,烧结过程产生了大量粉尘,严重威胁了环境与工人的身体健康。因此,采用自动卸灰机器人对提高作业效率、减少环境污染、保证作业安全具有重要意义。作为自动控制的核心,可编程控制器具有灵活多变、可靠性高的特点,是实现上述目的的理想选择。详细介绍了基于PLC技术的烧结除尘自动卸灰机器人的设计与实施,包括除尘卸灰系统的工艺、控制原理、PLC系统的选型与配置、机器人的运动控制设计、传感器的集成与数据处理以及安全与应急处理机制,提供了全面的设计蓝图,旨在实现烧结过程中除尘效率的最大化。

机械化粮库粉尘浓度监测系统物联网解决方案研究

本研究方案通过现代传感器技术,合理运用物联网,对机械化粮库作业过程中产生的粉尘浓度进行远程实时监测;同时避免了线路铺设复杂、费用高,人工检测不及时、不准确等问题,可有效预防粉尘浓度超过燃爆下限带来的粉尘爆炸等安全隐患,提高机械化粮库生产作业安全。

光散射法呼吸性粉尘浓度传感器抗污染优化设计

针对光散射法呼吸性粉尘浓度传感器易受污染的问题,通过数值仿真研究了呼吸性粉尘流道内的速度场和湍动能分布,找出了传感器易污染的原因及规律,优化设计了光散射粉尘测量单元,通过实验对比了抗污染设计前后传感器的性能差异,并定量分析了其抗污染能力。结果表明:优化后的光散射呼吸性粉尘浓度传感器免维护周期提升了约2.9倍。

多场景智能环境监测机器人设计

【目的】为解决传统环境监测系统面临的监测对象单一、使用场所固定且缺乏灵活性、监测数据缺乏深度加工等问题,从而设计一款多场景智能环境监测机器人。【方法】以STM32微控制器为核心,结合二氧化碳传感器、温湿度传感器、有害气体传感器、激光粉尘传感器、红外模块、超声波模块、显示屏、电源、电机、直流减速电机、蜂鸣器、LED及Wi-Fi模块,从而设计一款基于STM32的多场景智能环境监测机器人,代替人为进行环境数据监测及采集。【结果】通过C语言与相关的STM32算法,实时监测环境中的CO_(2)浓度、空气温湿度、有害气体、PM_(2.5)浓度及PM_(10)浓度等多种环境参数,同时也可远程及多场景监测环境参数。当监测所得环境参数大于设置参考阈值,系统则会发出警报,提示操作者做出应对措施。同时,机器人在对环境监测过程中可自动行驶与自动避让障碍物。【结论】多场景智能环境监测机器人设计具有实时监测环境参数、远程监测、多场景应用等优点,具有较高的应用价值。

基于LoRa的PM2.5激光粉尘传感器的远程测量系统研究

随着社会的发展及工业的不断壮大,大气污染问题日益严重,PM2.5作为其中的主要污染物之一,对人体健康和环境产生严重影响。本文提出了一种基于LoRa(Long Range)技术的PM2.5激光粉尘传感器远程测量系统,该系统采用STM32F103C8T6控制芯片,通过LoRa通信模块实现数据传输,可以系统实现了对PM2.5的实时监测和远程传输,提高了数据的实时性和可靠性。

矿用粉尘检测系统设计

为实现粉尘浓度与温湿度的实时监测,确保作业环境安全,设计一套矿用粉尘检测系统。采用粉尘检测终端集成传感器,精确测量粉尘浓度与温湿度;通过LoRa无线通信技术,将测定数据高效传输至信息集中器进行数据分析处理;实时数据同步至个人计算机端展示并存储于数据库,便于动态监控环境变化。实验验证表明,该系统具备广覆盖、长寿命、快速响应等优势,有效实现粉尘浓度的精准监测。

上海市降尘自动监测系统研发与应用

大气降尘量是重要的环境指标之一,可以较客观地反映和评价城市局部地区扬尘污染水平,对评价城市区域环境空气质量、分析大气污染来源和变化具有重要意义。国内外大气降尘监测普遍采用传统的手工监测方法,手工法因时效性差、效率低、能耗大、质控难、误差大等原因已不适应现代环境管理的需求。随着科技与网络的发展,自动监测方法成为发展趋势。文章主要阐述了上海市降尘自动监测技术的研发过程及实际应用,介绍了自主研发的降尘自动监测仪的原理、关键技术和系统组成。通过粉尘舱内实验、降尘自动监测方法与手工重量法比对测试及为期一年的试点应用,分析了降尘自动监测方法的精密度、准确度、相对误差及适用性,并探讨了降尘自动监测的应用前景。

矿用烟雾传感器的抗干扰设计与试验研究

针对传统技术路线矿用烟雾传感器工作在高尘工作面环境易受干扰发出误报警的问题,分析了现有技术路线的局限,提出使用双波长光电感烟敏感元件作为检测核心,采集散射光响应及其比例值作为原始数据,以烟雾气溶胶粒径尺寸为判据判定其性质是否为火灾烟雾气溶胶。通过双阈值判断算法实现了在提升样机抗干扰性能的同时保证其检测的高灵敏度,并优化了气室设计以提升其防护能力。经实验室测试,传感器样机具备高灵敏度和对短暂扫过喷水流的防护能力。样机在工业现场高尘工作面环境实际测试中未出现误报警现象,可正确响应标校烟雾试剂,能够满足高尘工作面火灾烟雾检测的需求。

基于科氏质量流量计的微米级煤尘和岩尘颗粒分类方法

【目的】岩尘的粒径比煤尘的小得多,更容易被吸入到肺中,危害较大。为了解决煤尘和岩尘混合颗粒的分类问题,提出一种微米级煤尘和岩尘混合颗粒的测量方法。【方法】首先采用环形静电传感器进行前端流体流量的测定,根据科氏质量流量计的测量原理,研究测量管两侧的时间差和流体的质量流量的关系;其次采用ANSYS有限元软件进行双向流固耦合,验证对煤尘和岩尘混合颗粒进行分类的可行性;最后对测量管进行静力学分析以及数值模拟分析,实现科氏质量流量计对微米级煤尘和岩尘混合颗粒的分类判别。【结果】在科氏质量流量计的同一个测量管道入口处,颗粒的流入速度与测量时间差正相关;谐振式U型管的激振频率应为二阶振型对应的固有频率113.11 Hz;当煤尘和岩尘颗粒混合粒径不同时,静力学参数和时间差随着煤尘的体积分数的增大而减小,并且全岩尘和全煤尘的时间差明显与混合颗粒的不同;当煤尘和岩尘混合颗粒粒径相同时,时间差随着煤尘的体积流量增大而增大,关系曲线的陡度也随着增大。当煤尘体积分数<50%时,煤尘和岩尘的混合颗粒的粒径越大时间差越大;当煤尘体积分数≥50%时,煤尘和岩尘的混合颗粒的粒径越大时间差越小。【结论】煤尘颗粒和岩尘颗粒具有鲜明且不同的分类判别特征,微米级煤尘和岩尘混合颗粒分类具有可行性,可实现科氏质量流量计对煤尘和岩尘混合颗粒的实时在线精确分类。

光电射线智能干选优化工艺设计实践

从设计出发,对光电射线智能干选工艺中超大块处理、除杂、筛分系统、分选系统、压风系统和除尘系统各环节关注问题进行了分析,在狭小现有车间改造、单层厂房布置和关键溜槽突破等方面提供了设计思路,可供同类项目建设借鉴。

宇宙尘埃轨迹探测器信号提取方法及反演精度影响因素分析

利用基于多层金属丝栅网的尘埃轨迹探测器(DTS)可获得宇宙尘埃粒子的速度及电荷信息,对确定粒子起源、揭示带电尘埃粒子与行星际空间环境的相互作用具有重要意义。文章针对利用DTS探测信号提取尘埃粒子速度和电荷信息的方法进行研究,并仿真分析反演精度的影响因素。结果表明,尘埃粒子电荷量和速度大小的探测误差随尘埃粒子速度的增大而增大,随探测器电荷噪声比(QNR)的增大而减小,不受尘埃粒子入射角θy和尘埃带电量的影响;当QNR大于10时,对尘埃粒子的电荷量、速度和运动方向的反演精度分别优于1.5%、0.8%和0.6°。以上结果可为DTS设计及其后续空间应用提供参考。

基于STM32的矿用粉尘浓度传感器

针对当前矿用粉尘检测技术精度低、维护难的问题,依据煤矿井下工作环境,设计了一种基于STM32的矿用粉尘浓度传感器,本设计以静电感应原理作为矿粉浓度测量原理,STM32高性能单片机作为主控芯片,外部配置感应电荷放大电路、信号自适应放大电路、信号滤波电路和标准电流信号输出电路等模块电路,开发了系统应用软件,并对样机进行了检定,结果表明本设计的测量精度在2%以内,具有精度高、重复性好的优点。

基于前向散射的粉尘浓度传感器的研究

随着环境保护要求日益严格,粉尘污染的检测和治理也越来越被重视。阐述了粉尘浓度测量常用的方法,重点研究一种基于前向散射的粉尘浓度传感器,介绍了该传感器总体设计方案,以及关键部件的设计。某公司根据该传感器设计方案试制了样机,通过测试表明:该传感器在7天零点漂移测试和量程漂移测试的结果均满足设计要求,并具有小型化,易操作,测量精度高的特点。

基于光散射多源耦合的粉尘浓度检测技术

光散射法在粉尘检测领域被广泛应用,而技术的核心是检测误差;为进一步减小粉尘浓度的检测误差,提出一种光散射多源耦合的粉尘浓度检测技术。分析了MIE光散射的基本原理,数学推演得到光散射多源耦合理论,确定了光散射的2个最佳角度,研制出光散射多源耦合粉尘浓度检测单元及样机;基于试验准备与系统,对样机的光电传感器1和传感器2进行试验,采用多源数据耦合方法,将光电传感器1和传感器2的AD值进行耦合,提出一种粉尘浓度检测算法,形成了光散射多源耦合粉尘浓度检测技术。试验发现:光散射多源耦合样机的检测相对误差≤9.5%,比光电传感器1小4.7%,比光电传感器2小4.9%,证明光散射多源耦合样机比单角度的检测相对误差减小4.7%。

基于Wi-Fi与MQTT的光散射粉尘传感器网络节点研究

传统粉尘传感器测量区域小,通常以有线形式采集和传输粉尘质量浓度数据,在安装成本和多传感器数据采集上存在较大的局限性。以无线通信方式对生产场所进行粉尘质量浓度监测是一种较简便的方案。以ESP12为无线通信模块和微控制器,设计了一种基于Mie光散射理论的粉尘传感器;使用4G-DTU模块实现传感器网络与云服务器之间的MQTT通信,完成大面积区域的粉尘质量浓度信息收集。实验结果表明:所设计的粉尘传感器网络节点具有通信便捷、可靠性高的优点,在粉尘质量浓度50~800 μg/m^(3)范围内的测量误差约为8%,对大面积生产场所的粉尘质量浓度监测具有较高的应用价值。

光散射粉尘传感器的尘染补偿方法及光强分布的研究

详细分析了光束通过含尘空气时的衰减特性和散射特性，提出了采用光散射法测定浮游粉尘浓度的方法，设计出双光路测尘传感器，对其光路系统的光强分布进行了分析，研究表明，该传感器可以自动补偿光学元件尘染带来的测量误差，光路中含尘空气对光强的衰减不大，但应考虑光学元件及其表面积尘的影响．

光学粉尘检测中的模式分类反演法

分析了基于Frounhofer衍射的煤矿井下粉尘粒度分布检测的模式识别算法 ,针对决定反演精度的模式数量与传感器实时性之间的突出矛盾 ,提出了模式分类方案 ,使模式识别的速度提高到原来的若干倍 ,从而为实时反演算法的单片机运行提供了有力保障。

井下粉尘统计参数对粉尘检测的影响

引入归一化粒度分布函数ｆ（ｒ）来描述井下粉尘的统计分布，运用光学理论和统计方法研究了由ｆ（ｒ）决定的统计参数对透射光损耗和散射光的影响，进而得出了ｆ（ｒ）对粉尘检测结果影响的一般数学模型。分析表明，靠散射光与透射损耗无法独立提取ｆ（ｒ）的信息，只有衍射光，其场分布与ｆ（ｒ）有一一对应的关系．此结果为建立新的粉尘检测方法、研制高精度的井下粉尘传感器提供了理论依据。