新一代全矿井无线信息系统理论与关键技术

提出将先进的无线通信技术、无线网络技术和光纤通信技术相结合,全面突破传统矿井巷道中无线通信理论与技术,构建集调度移动通信、机车的无线定位和导航、人员定位与追踪、无线可视多媒体监视、移动计算、矿井环境无线安全监测一体化的且功能较为完善的新一代全矿井无线信息系统,提炼出了其中所涉及的理论与关键技术,指出了开展相关研究的迫切性.

煤炭企业信息网络安全和管理策略浅析

分析了煤炭企业信息网络所面临的网络安全需求,提出安全体系设计模型和安全防御措施,并根据网络安全和管理理论,提出了适合于煤炭企业信息网络安全管理策略。

基于膨胀/腐蚀运算的神经网络图像预处理方法及其应用研究

数学形态学在数字图像处理领域中的应用越来越广泛,各种形态结构和算法不断涌现.数学形态学以集合运算为基础,其基本思想是用具有一定形态的结构元去度量图像中的形态以解决理解问题.该文利用细胞神经网络(CNN),运用数学形态滤波适时、并行完成各种数学形态运算.文中给出了有关CNN的全局和局部稳定状态的定理,证明CNN在一定的条件下可以通过动态过程的稳定达到数学形态滤波的结果.将其结果运用在煤矿井下煤仓图像的预处理当中,取得了满意的结果.

基于监测覆盖范围的瓦斯传感器无盲区布置

通过建立矿井通风网络的图论模型,提出将监测范围作为传感器部署的理论依据,以节点间风流流经时间作为监测等级,应用覆盖度作为优选最佳测点标准,基于D ijkstra算法和极小支配集算法求得传感器的最佳布点.以一小型矿井通风网络为例,求解瓦斯传感器的最优布点,结果表明监测等级不同对应的安全等级也不同,布点的数量、位置以及监测覆盖度也不同.

地球物理随机联合反演

基于场方程的地球物理联合反演隐含着两个基本过程:正演的联合与反演的联合。当用遗传算法解决这类问题时,它蕴含着一个反演的随机联合的过程,称之为随机联合反演。借鉴模拟退火和禁区搜索方法的思想,通过对遗传操作对象、操作过程以及迭代过程的改进,使改进后的遗传算法表现较快的收敛速率和良好的全局收敛性;通过模型数据的反演,从理论上证明改进的遗传算法能较好地解决非线性、复杂、大尺度离散反问题,使随机联合反演问题的解决成为可能。

煤矿井下长巷道瓦斯传感器间距设计

为了解决瓦斯传感器空间布设位置标准问题,为煤矿安全的规范提供理论依据,采用了理论推导和示例相结合的方法,研究了瓦斯涌出源稳定情况下,依据相似原理求出了瓦斯与空气的混合距离。结果表明:巷道瓦斯平均浓度与风速、巷道截面积、瓦斯涌出强度、传感器间距之间存在一定的函数关系,矿井监控系统所需要的最短响应时间是目前迫切需要解决的问题。该成果对提高瓦斯监控系统运行效率,节省经济成本,有着重要的参考价值和指导意义。

电导率对巷道中电波传播的影响

为了研究真实巷道中电波传播的特性,必须考虑巷道壁电导率的影响。根据圆形巷道和矩形巷道的电波传播模型,分析了电波衰减率和电导率的关系,并且提出了电导率断点的概念。研究结果显示:当电导率小于断点时,电磁波衰减率几乎不受影响,当电导率高于断点时,电磁波传播特性会有较大的变化。电导率断点主要受传播频率的影响,而与巷道横截面尺寸和极化方式几乎无关。

附加反向直流脉冲的架线电网漏电保护新方法

提出了用于直流架线电网漏电保护的一种新的基于附加反向直流脉冲的漏电检测方法。其基本原理是采用有别于架线直流工作电源极性的反向直流脉冲测试信号,在电机车上采用二极管构成阻波器,实现漏电电流与机车负荷电流的分离,从而实现漏电电流的检测。控制策略上采用微处理器定时关断三相全控桥,向直流架线提供反向测试电压,并检测架线绝缘电阻值。发现绝缘下降时,停止开通直流工作电源,切断主电路三相接触器,实现漏电保护及报警功能。结果表明该方法具有结构简单,阻波器重量轻、体积小、可靠性高等优点。

输出本安型准Z源Buck变换器CCM模式小信号建模与控制

针对一种新型的输出本安型准Z源Buck变换器拓扑,推导了其四阶动态模型,分析了由准Z源网络参数造成的非主导极点变化对整个高阶系统性能的影响。证明了当准Z源网络参数L1、C1远小于常规变换器滤波网络参数LC时,准Z源Buck变换器具有与常规Buck变换器近似相同的开环频率特性,因此可以按常规Buck变换器控制器设计方法完成准Z源Buck变换器控制器设计。论文最后通过实验验证了理论分析的正确性。

基于非线性模型的电加热温度控制器的设计

电加热炉具有非线性、时变、滞后、不对称等特点。控制对象的复杂性,导致对它的控制有一定的难度。本文根据电加热温度控制系统的全功率升温/自然降温特性曲线,提出一种非线性数学模型。基于该模型的特性,针对多段程序控制升温系统,讨论了控制器结构,设计了前馈控制器和PID控制器,分析了控制器参数与模型参数之间的内在联系。根据实际的电加热温度控制系统,计算出了具体的控制参数,实现了精确控制。通过实验,验证了模型建立的有效性和控制器设计的优越性。

一种基于Logistic模型的人工鱼群算法

为了克服人工鱼群算法容易陷入局部最优以及求解精度较低的弱点,提出了一种基于logistic模型的自适应人工鱼群算法。算法运行过程中,步长和视野两个参数自适应调整,在算法的早期保持种群多样性,并具有较高的收敛速度;在算法后期加强局部搜索能力,算法具有较高的求解精度。通过在5个经典Benchmark函数上的实验及相关的聚类实验,表明该算法具有较好的收敛速度和求解精度。

基于RFID技术的井下人员实时管理系统

介绍了RFID技术,并对井下使用RFID技术进行可行性分析。在分析了井下无线资源特点的基础上,提出了采用915MHz的RFID技术进行矿井人员实时管理系统的开发。系统可以实现对井下人员进行实时跟踪监测和定位,可为工作人员提供矿井巷道网络、人员位置、危险区域及相应提示的动态信息。如果发生灾变,还可立即从监控计算机上查询事故现场的人员位置分布情况、被困人员数量、遇险人员撤退线路等信息,为事故抢险提供科学依据。

煤矿井下高频电磁骚扰工程计算模型

提出了煤矿井下高频连续波电磁骚扰工程计算模型。系统分析了煤矿井下高频连续波电磁波能量损失机制,将巷道内电磁波的计算分为3个阶段:准自由空间传播阶段、高阶模式转换及稳定阶段、主模传输阶段。结合解析法和有限元法,分别给出了这3个阶段的电场场强和传播衰减的计算公式。三维有限元计算结果和实地测量均证明了计算模型的有效性和简便性。

煤矿井下自燃火灾的图像识别及综合判据系统

煤矿自燃火灾的早期探测及预报是保证煤炭生产安全的有效手段。目前已有的各种预测预报技术,虽对煤炭自燃火灾的防治起到一定的作用,但对于不同煤质和不同地质赋存情况下的煤矿,单一探测方法的预测精度有限,在探测的准确性和有效性方面尚不能完全满足各种类型煤矿安全生产的需要。为了提高煤炭自燃灾害早期探测的可靠性,笔者提出一种以图像识别技术为基础的煤炭自燃发火探测方法,并进一步利用信息融合技术结合其他探测方法建立一套煤矿自燃发火综合判据系统,该系统有助于提高煤炭自燃预测的准确性,对煤矿的安全生产能发挥重要作用。

TRF6900在矿井移动通信系统中的应用

超高频通信已成为矿井无线通信的主要发展方向,文中论述了工作于900MHz的FM/FSK射频收发芯片TRF6900的DDS /PLL工作原理以及本振电路的设计,介绍了由该芯片及微处理器、功率放大器、天线开关设计的矿井移动通信手机组成结构,并提供 了同其它频段通信手机对比的井下试验数据。试验证明TRF6900非常适合应用于井下电池供电的移动通信系统。

梯形隧道中横截面尺寸对电磁波传播特性的影响

采用有限元法分析了梯形隧道中横截面尺寸对传输特性的影响。分别对梯形隧道上边宽度、下边宽度和高度尺寸的变化对主模和最低次高阶模截止频率及通信带宽的影响进行了研究,并得出结论:梯形隧道中上边宽度、下边宽度和高度的增大会使隧道中电磁波截止频率降低;在隧道下边宽度增加或者隧道高度减小的情况下会得到较大的通信带宽。

巷道竖直方向瓦斯传感器部署

针对煤矿井下瓦斯传感器的安放位置参数缺乏提供理论依据,首先建立了巷道几何模型,根据湍流状态下的守恒方程以及湍流动能方程和湍流耗散率方程以及标准k-ε模型,仿真了井下巷道数值方向上瓦斯的分布情况.通过比较巷道纵断面瓦斯的分布情况,得出:瓦斯传感器应放置在距顶板小于等于0.3 m的位置.该结论与煤矿安全标准中的规定吻合.

矩形隧道围岩电参数对电磁波传播的影响

隧道围岩电参数对电磁波的传播特性有很大影响。基于矩形隧道传播模型和软件模拟的方法,研究了隧道顶、底板和侧壁电参数的不同变化对不同极化方式电磁波的影响。结果表明:矩形隧道的顶、底板电参数的变化对垂直极化模式有很大影响,对水平极化模式没有影响;而侧壁电参数的变化只对水平极化模式的电磁波有影响,对垂直极化模式的影响很小。

电力调度无线激光通信系统的研究

分析了无线激光通信在电力调度综合自动化系统中应用的需求与优越性,开发了计算机仿真与辅助设计系统,研究了变结构编码、变功率发射、备用微波链路等可靠性传输技术,对无线激光通信面向电力行业的组网方案进行了讨论,并提出一种新型多介质宽带通信方式———无线光-电力线通信(OWPLC)。

一元线性回归分析在回采工作面瓦斯传感器部署中的应用

为了给回采工作面上的瓦斯传感器放置提供理论依据,从数理统计的角度,应用线性拟和算法去分析解决问题。首先通过对回风巷3个不同点瓦斯浓度和回采工作面瓦斯浓度采样,建立散点图和回归线,根据最小二乘原理确立一元线性回归方程,并检验方程的合理性,最后预测回采工作面瓦斯浓度的区间范围。结果表明:《煤矿安全规程》对于回采工作面传感器要求布置的位置是合理的,如果在其他位置布设传感器则应调整其报警浓度。