煤矿悬臂式掘进机多信息监测系统设计与研究

针对目前悬臂式掘进机作业数据可视化差、可靠性低的问题，提出了一种基于多传感分布的多信息监测系统，设计了系统整体框架，实现了监测程序的可靠运行。首先，分析了悬臂式掘进机远程监测的工作特性，采用降噪去雾算法对现场图片进行增亮与清晰化处理，提升图像质量，达到远程实时视频监测水平，结合瓦斯与温湿度传感器实现了掘进环境监测；其次，以掘进机截割头位置作为其作业空间边界，建立掘进机截割头位姿与运行轨迹方程，采用油缸位移信号与倾角信号冗余算法，实时监测掘进机截割空间位置，实现截割头空间位置在线监测；然后，基于朗伯-比尔定律，采用透射法，设计了油液污染度实测系统，结合温度、液位与流量传感器，实现了掘进机油液状态的在线监测；进而，基于指数退化方法建立截割部轴承的剩余使用寿命预测模型，嵌入到监测系统中，实时显示掘进机各关键部件的性能曲线，实现了关键部件的寿命监测；最后，利用多传感分布方法采集信号，采用多信息融合方法，通过TCP协议，结合PLC网口通讯，远程采集温度、压力、振动等信号，进行实时可视化及故障趋势分析，形成掘进机工作环境状况、截割状态、油液状态、寿命预测等方面的多信息监测系统，为实现掘进机的智能化...     

煤矿井下转载机监测终端的研制

研制了转载机监测与控制终端。在处理器STM32WB55CCU6的基础上设计终端的射频信号检测电路、ENC28J60以太网数据传输电路、RS-485总线通信电路等;在煤矿井下传感器网络与u COS系统的基础上,设计终端系统软件。试验结果表明,2个节点间的距离在70 m之内,可保证数据的完整与安全传输;远程监测端的响应时间小于5 s。     

基于UTC1212的采空区自燃参数无线监测系统研究

介绍了无线传感器网络在煤矿安全监测监控技术中的应用前景,阐明了无线传感器网络的组网思想和网络节点的硬件设计技术指标,探讨了网络结构的设置及远程通信的实现。利用UTC1212作为无线收发模块设计开发了采空区煤自燃的无线监测系统,分析了无线收发模块在井下复杂环境下的传输距离、传输频率、传输格式、通信协议、通信组网等,开发了便携式接收器和信号发射器的软硬件,研究信号放大转换等问题,研制出一种数据处理功能强大、微功耗、体积小、通信可靠的矿用本安型采空区煤自燃的无线监测传感器节点及收发中心模块,并实现组合信息采集和分析处理。     

面向选煤厂振动设备监测的MEMS无线传感器振动节点设计

为监测选煤厂设备振动信号,设计了一种振动信号检测的MEMS无线传感器节点。该节点采用加速度传感器获取振动信号,进行了高速数据存储器设计;采用集成射频通信的CC2430模块,实现数据无线传输和模数转换处理;分析了节点低功耗设计方案;设计了电源和备用电源。最后给出了软件设计流程图。从整体上实现了对振动节点的硬件软件设计。该节点的实现为构建基于无线传感器网络的振动信号监测系统奠定了基础。     

煤矿悬臂式掘进机智能监测系统设计与应用

为有效降低煤矿悬臂式掘进机故障发生率,全面掌握掘进机运行状态,本文对EBZ-220悬臂式掘进机状态监测及故障诊断技术进行研究,设计了一套基于多传感器及MCU控制的掘进机智能监测系统。该系统可对运行中掘进机的核心部位运行参数进行实时采集、监测及超限报警。     

基于CAN总线的掘进机保护系统的设计

为了简化电路,实现信号的稳定高效传输,消除安全隐患,提出了一种基于CAN总线的掘进机安全保护系统,该系统能够对掘进机各种所需物理参数进行实时监测,通过CAN总线通讯技术结合各类传感器、嵌入式、信号采集及液晶显示等技术对掘进机的相关参数进行采集、传输、显示、分析,并把数据存储到IC卡上,同时根据数据判断机器的状况,做出相应的反应。     

自动化掘进机控制系统设计

根据煤矿智能化发展的需要,对自动化掘进机控制系统进行了详细设计。该系统以惯性导航装置和激光雷达为主要测量单元,结合位移传感器、编码器等多种数据采集模块,实现了掘进机的高精度机身位置、姿态检测及自动截割控制、牵引控制、装运控制等功能。系统采用LORA、WiFi、5G等多种通信方式,将掘进机运行数据和视频传输至远程操作台及地面监控站,实现了对工作面的远程监控功能。     

基于振动传感器的掘进机故障监测系统

采用振动传感器,以单片机为核心设计了掘进机故障监测系统,对掘进机截割头主轴、传动齿轮箱和行走等部件状态进行监测,分析掘进机机械部件的故障信息,建立反向推理为主,辅以正向推理的故障分析系统,为煤矿掘进机的安全运行提供了保障.     

基于网络平台的矿用便携式氧气浓度检测仪

介绍了一种基于MSP430微处理器的便携式氧气报警检测仪的设计与实现。电化学反应式氧气传感器首先将氧气浓度信号转变成电流信号,经调理放大后传送至单片机MSP430,经MSP430内部的A/D转换后,进行串口输出和现场LED显示。采用嵌入式串/网口转换器将异步串行485通信信号转换成网络信号,通过局域网或互联网进行有线网络传输,以达到远程监测目的。本系统主要用于检测空气中的氧气浓度,并将检测数据进行本地和远程两种显示,同时还可对测量最大限远程设定,超限现场声音报警。通过管理软件实现历史数据的显示与检测。仪器测量电路具有通用性,配合不同气敏元件适当调节参数就可实现对多种气体的测量。     

带式输送机输送带纵向撕裂监测系统

了解了各种传感器原理、X光衰减原理之后对整个监测保护装置进行了研究设计,研制出了一种实用的、具有主动防御功能的带式输送机输送带纵向撕裂监测系统。系统对输送带运行状态进行实时监测,如输送带运行中发生异常时,系统会及时地使其停机并发出报警信号。通过对传感器的选型和对传感器输出信号的一系列硬件电路及软件的处理,达到了实用性、主动防御的设计目的。     

ZigBee技术在煤矿安全监控系统中的应用研究

煤矿安全问题越来越受到社会各界的关注,基于ZigBee无线网络技术构建了煤矿安全监控系统。系统主要由上位机系统、终端节点设备、协调器设备3大部分构成。其中,后两者之间基于ZigBee无线网络技术实现数据信息传输,能保障传输过程数据的安全性。以CC2530模块电路、电源电路模块和传感器接口电路为例,对安全监控系统的主要硬件设施进行了研究。对系统中3大构成部分的软件程序及主要工作流程进行了分析。将安全监控系统应用到煤矿生产实践中,经现场调试后发现性能良好,可以准确及时地对煤矿环境参数进行检测,如果出现环境指标超标的现象,能及时向外发出声光警报,为煤矿企业创造了良好的安全效益。     

无线传感器网络技术在煤矿通风机监测系统设计中的应用研究

煤矿中通风机运行过程的稳定性对煤矿生产安全有重要影响。基于先进的无线传感器网络技术构建了通风机的监测系统,无线网络使用的是ZigBee无线技术,主控芯片具体型号为CC2430,具有功耗低、部署成本低、数据传输安全可靠等优势。基于电量变送器、铂热电阻传感器、加速度传感器、微压变送器对电机的电参量、关键点温度、设备振动情况、通风机负压等状态信息进行监测,如果发现状态数据超过系统设置的安全阈值,会向外发出报警信号。利用KingView 6.53软件平台,基于模块化思想对监测系统软件程序进行设计。将设计的监测系统部署到煤矿工程实践中,经现场测试发现各项功能都得以实现,取得了良好的安全效益和经济效益。     

基于PLC控制器的矿用掘进机控制平台设计与应用

控制平台是掘进机设备的核心,其性能好坏会对掘进效率和质量产生重要的影响。以煤矿中使用较多的EBZ260型悬臂式掘进机为研究对象,在对掘进机主要技术参数介绍的基础上,对基于PLC控制器的控制平台整体方案进行了详细设计。控制平台中使用的控制器型号为Connect Core 6UL,分析了控制平台中的信号采集电路和通信接口电路。从PWM驱动频率的确定、PID电流反馈控制机理和PWM程序实现3个方面分析了PWM驱动电磁比例调节阀的实现过程。将设计的控制平台应用到EBZ260型掘进机工程实践中,经过连续6个月的实践测试,发现其性能比较稳定,与原有系统相比较有了很大提升。     

矿用掘进机电控系统设计及应用研究

针对目前悬臂式掘进机电控控制系统存在的抗干扰、抗冲击能力差,通信速率低、不灵活、兼容性低、相关保护功能不可靠的等问题,设计了一套新的电控系统,可广泛应用于主流悬臂式掘进机。该系统采用DCF-1作为核心控制元件选,利用IEC标准编程语言吊系统中的控制程序进行软件编程操作。所设计的控制系统具有瓦斯超限报警、电路过压过流报警、系统漏电检测保护等功能。通过实际应用,该电控系统对掘进作业能有效控制,并实时监测诊断掘进作业的故障问题,应用效果良好,能提高改善掘进机的工作效率及稳定性。     

矿区电力工程施工现场安全监测系统设计

矿产资源开发力度的加大,使得矿区供电面积也逐渐扩大,矿区电力工程施工现场规模与复杂度也呈现逐渐上升的趋势,极大地增加了施工现场安全风险,威胁矿区工作人员与大型机械设备的安全,设计了矿区电力工程施工现场安全监测系统。系统硬件单元包括电力监测仪硬件电路设计单元、主控芯片选取单元与GPRS通信芯片选取单元;软件模块包括电力监测仪软件程序设计模块、主控芯片初始化程序设计模块与电力工程施工现场安全预警模块。通过上述硬件单元与软件模块的设计,实现了矿区电力工程施工现场安全监测系统的运行。实验数据表明,应用设计系统后电力参数相对误差减小,安全预警合格率提高,充分证实了设计系统具有更好的电力安全监测效果。     

井下无线传感器网络网关节点的设计

针对井下的环境和设备监控,采用无线传感器网络监控方式,通过传感器监测节点将数据传送给汇聚节点,再通过汇聚节点传送给网关节点,实现无线传感器网络与外部网络的通信,从而实现远程监控。在保证井下设备的本质安全性的前提下,设计了无线传感器网关节点,并按GB3836.4 IIC级别的爆炸性气体混合物作为本质安全性验证目标,确保了网关节点在井下安全、可靠地使用。     

基于无线传感网络的建筑电气设备自动监测系统

为掌握建筑电气设备运行状态以及时发现并解决故障,设计了基于无线传感网络的建筑电气设备自动监测系统。利用系统数据层中无线传感网络的无线传感器节点采集建筑电气设备信号数据,使用中心节点汇聚并整合采集的数据,采用通信层的ZigBee无线网络将中心节点整合的数据汇聚到内部网关,通过该网关将数据上传到应用层的应用基础平台。应用层的建筑电气设备故障自动诊断模块根据接收的数据,运用基于压缩感知理论的建筑电气设备故障自动诊断方法,实现建筑电气设备自动监测。实验结果表明,将无线传感网络簇首数量设置为15,可以获得较理想的网络节点生命期;该系统在精准诊断故障类型的同时,还可以辨别故障位置,并能有效节省建筑电气设备能耗。     

基于ASP的电力施工安全质量监测系统的设计与实现

为了避免由于施工人员缺乏安全意识导致安全事故,设计了基于ASP的电力施工安全质量监测系统。在电力施工现场中布置ZigBee节点,通过ZigBee节点采集电力施工现场安全质量信息,无线收发模块将节点采集的安全质量信息送至智能监测层,智能监测层利用ASP.NET MVC框架作为网页开发技术,选取ATMEI89C52微控制器作为数据处理芯片,数据处理芯片将卷积神经网络的电力施工安全质量监测算法固化在EEPROM内,监测电力施工现场是否存在安全质量问题,监测结果利用表示层展示至用户。测试结果表明,系统可以有效监测电力施工安全质量,不同类型电力施工安全质量问题的监测精度高于98%,可以避免发生电力施工安全事故。     

空气污染物VOCs排放浓度在线监测系统设计与实现

在VOCs浓度监测中,针对数据不够直观、监测精度不足的问题,设计了一种空气污染物VOCs排放浓度在线监测系统。系统硬件设计中,设计一个嵌入式处理器实施系统监测数据处理,实现处理器模块的设计。使用多种半导体式气体传感器实施VOCs排放浓度的监测,完成传感器模块设计。对于控制模块,设计多相数字控制芯片,用于控制系统中传感器的工作。软件设计中,设计监测软件,通过KEIL MDK5 软件编写其程序,完成监测软件模块的设计。设计空气污染物VOCs的污染扩散分析模型,通过地图的方式对污染发展趋势进行预测,为污染治理提供地理决策参考,实现污染扩散分析模块的设计。在某热电股份有限公司的某工厂中测试设计系统性能,测试结果表明通过该系统能够获取较为精准的监测结果,实现监测点的VOCs污染扩散分析,证明了系统有着优越的性能表现。     

基于ZigBee与GPRS的煤矿环境远程监测系统设计

为了有效监测煤矿环境,防治煤矿地质灾害,针对当前煤矿环境监测系统存在的布设和维护成本高、布线复杂、传输距离及能量受限等问题,设计了一种结合ZigBee与GPRS技术的无线传感器网络煤矿环境远程监测系统。无线传感器网络采用网状拓扑结构,主要采用CC2530射频芯片、SHT10数字温湿度传感器、GY-63-03数字气压传感器以及WG-8010GPRS DTU模块等器件,在Z_Stack协议栈的基础上进行开发,完成了系统传感器节点的硬件与软件设计,实现了温度、湿度以及气压数据的远程采集、传输与处理。上位机监控系统采用面向TCP/IP协议的Socket通讯机制的C/S结构,在Visual Studio 2010环境中采用C#语言进行开发,通过调用SQL数据库,实现监测数据的实时显示与查询。试验结果表明,该系统数据传输可靠、实时性高、组网灵活,大大降低了煤矿环境监测成本,具有一定的实用性。