风量比例法在甲烷传感器优化布置中的应用

为了对井下瓦斯进行及时、有效地监控,提出将节点风量覆盖法作为瓦斯传感器放置的理论依据.首先建立通风网络各节点的瓦斯比例矩阵以及风量覆盖矩阵,定义目标函数及约束条件,将问题转换为0-1规划问题,给定覆盖度具体数值,利用隐含枚举法求得最佳布点.以一小型矿井通风网络为研究对象,结果表明,在瓦斯安全监控过程中,通过合理确定瓦斯传感器的数量和覆盖度数值,应用恰当的0-1规划法求解通风网络,可以求得瓦斯传感器的宏观布点.     

基于角联子网的风量反演风阻病态改良算法

为解决矿井通风系统阻力测定过程中部分巷道受限于现场测试条件而导致的风阻测不准、甚至无法测定的问题,研究了基于节点压能的风量反演风阻算法,提出使用两组风量数据及部分节点压能数据反演风阻。针对算法的病态性质,对算法病态的原因进行了分析,得出反演风阻方程系数矩阵稀疏性和通风系统拓扑结构对算法的影响是导致算法病态的两个主要原因。基于此,提出基于角联子网的风量反演风阻病态改良算法与基于贪心策略的风压传感器优化布置算法,给出了算法步骤及程序框图,能够解决风量反演风阻算法的病态问题,实现布点合理、数量较少的风压传感器的优化布置。将上述算法应用于23条分支、16个节点的通风网络,验证了所有传感器布置方案下的风量反演风阻算法,其中65. 2%的方案下的算法都是病态的。笔者应用本文提出的算法给出了角联子网划分方案及9个布点的风压传感器优化布置方案,在此基础上进行了风量反演风阻计算。结果表明:算法在实现了风压传感器优化布置的基础上,准确地反演了风阻,误差控制在10~(-4)以内。算法在现场应用时结合矿井监测监控系统,可以进一步实现实时的通风系统基础参数(风量、风压、风阻)的采集、校验、计算、存储与反馈,是矿井智能通风的基础性研究。     

基于3DGIS的矿井通风网络分析研究及应用

以我国西北某矿为例,基于3DGIS技术对该矿井下数据进行归纳、整理及存储,按要素对构成矿井通风网络中的实体进行管理,根据巷道网络、通风设施及通风设备自动建立通风网络拓扑关系.利用井下安全监测监控系统监测的实时数据结合通风网络解算算法对矿井通风进行实时监控,对通风异常进行分析,并将分析结果三维可视化,给用户提供决策依据.     

矿井通风在线监测及动态分析预警

矿井通风系统对矿井安全生产起着重要作用,为了能实时掌握矿井通风系统安全状况,提出了矿井风网监测与动态分析预警技术,具体推导了用于非稳态状况下的通风网络解算模型,介绍了通风网络及采掘工作面风流监测传感器的设置方法及原则,通风网络动态解算、分析及预警方法,并在相关矿井进行了实际应用,取得了良好效果,为实时掌握矿井通风安全状况提供了技术手段。     

含自然风压通风网络的自动解算及应用

矿井自然风压作为矿井通风动力的重要组成部分,与通风系统和通风网络密切相关,随着煤矿产量和开采深度的增加,矿井自然风压对通风系统的作用会越来越大。为了快捷预测、计算和分析矿井自然风压及其对通风系统的影响,运用流体静力学、热力学,结合通风网络解算算法,得出了矿井自然风压实时计算算法。结合晋煤集团长平煤矿实际矿井,得出了不同温度、压强条件下,含有自然风压的实时通风网络解算结果。实例表明:该算法能够进行含自然风压通风网络的自动解算,能够快捷、实时计算得出含自然风压实时通风网络解算的结果,为确保通风系统稳定可靠运行提供技术支持。     

基于Tikhonov正则化的矿井通风网络测风求阻法

针对矿井通风系统动态性和复杂性的特点,提出了测风求阻法所需最少调节次数时的最优回路选择算法,结合矿井巷道风量的实时动态监测数据,建立了基于监测数据的矿井通风网络测风求阻模型。针对复杂通风网络易构造病态测风求阻模型的问题,提出了基于贪婪进化算法的Tikhonov正则化参数求解方法,对模型进行修正处理。应用结果表明,该方法可以减轻模型病态的严重程度,求解复杂通风网络分支风阻,并能发挥监测系统的实时动态监测功能,为矿井通风系统动态模拟提供基础数据。     

基于GIS的矿井通风在线监控与预警系统

目前对矿井通风监测采用人工方式,需大量的时间、人力和物力,且数据的实时性较低。开发了一套通风网络在线监测及预警分析软件,能结合井下通风监测传感器,实现通风网络根据井下的实时变化进行动态解算,并在通风系统图上清晰、直观地动态显示各巷道的风量、风速等,并能对井下巷道通风系统可靠性动态分析、通风异常在线监测及报警,可为矿井通风安全管理及安全生产提供科学管理工具和先进技术手段。     

矿井通风自学习动态监测系统的研究与开发

矿井通风自学习动态监测系统将井下风速传感器与通风解算技术相结合,能够准确的将风速传感器采集到的实时风速转换为巷道风量,通过通风解算和风网反算获得全矿井较准确的实时分风量分布状况,通过与瓦斯浓度的相关分析确定巷道瓦斯变化规律.该监测系统的应用可保障矿井通风的安全性.     

IPSO-TS算法在矿井通风网络风量优化中的应用研究

为了解决矿井通风网络中用风需求多变及通风能耗高等问题,以通风网络总功耗最低为目标函数,以矿井通风网络基础定律等为约束条件,建立通风网络非线性无约束优化模型,应用罚函数对模型进行改进.采用改进粒子群算法与禁忌搜索算法相结合的方法,以提高算法收敛速度与精度,能够避免陷入局部最优.应用该方法对改进模型进行求解,并以荣华一矿为...     

无线传感器网络在矿井通风中的设计及风量算法

矿井通风设计是保证煤矿安全生产的重要环节,无线传感器网络的检测技术用到矿井通风设计中势在必行.根据山西麦怡源煤业有限公司井田结构,介绍了无线传感器网络的系统结构和硬件构成,并给出了风量计算公式,形成一个可靠高效的网络检测传输系统.     

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.     

基于敏感膜折射率变化的光纤甲烷传感器

根据光波导理论,分析基于敏感膜折射率变化的光纤甲烷传感原理,设计并制作含笼形分子A的聚合物敏感膜的光纤甲烷传感器,通过甲烷传感实验评价传感性能,以现场瓦斯气体样品验证其有效性。数值计算表明,当敏感膜折射率n2介于1.441～1.447时,传感器归一化光功率随n2增加呈线性快速下降,适宜制作高灵敏度折射率型光纤甲烷传感器。实验发现,当甲烷浓度在0～27.0% (v/v)范围内,传感器信号随甲烷浓度增加呈线性增大,其斜率为0.007,相关系数R2＝0.963,该结果与数值计算结果相符;甲烷最低检出限2.80% (v/v),响应时间120s,且传感器对一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氧气、氮气等非甲烷类气体不产生响应,选择性良好;用于现场瓦斯气体样品中的甲烷检测时,其测量结果与气相色谱法一致,相对误差1.47%。     

煤矿安全监控系统传感器调校管理设计

为了提高煤矿安全监控系统传感器调校管理水平，通过研究相关行业标准和安全监控系统数据，结合现场调校管理情况，设计了传感器调校管理的软件功能，并对调校达标自动分析方法、调校流程和可视化展现等关键环节设计进行分析。相关管理功能、分析方法和流程，可显著提高传感器调校管理水平和现场调校效率，且可应用于不同厂家的煤矿安全监控系统，具有较高的推广价值。     

基于CFD的矿用催化甲烷传感器气室设计优化

为了优化矿用催化甲烷传感器的响应速度,利用计算流体动力学(CFD)对传感器气室的内部流场与甲烷扩散特性进行数值模拟分析。通过改进出气口的设计,利用螺纹配合间隙进行排气,成功加快气室内部甲烷扩散,使传感器的响应时间降低30%以上。     

玲南金矿微震监测系统的建立及应用研究

针对玲南金矿深部开采过程中岩爆等地压灾害频发的现状,建立了深部微震监测系统以实现对岩体的连续监测和岩爆的实时预报。结合传感器布置原则和矿山工程条件,对微震监测系统进行台阵分析,计算微震事件的定位精度和系统的灵敏度,得到最优的传感器布置方案。采用定点爆破进行波速校正。定位结果表明,微震监测系统的平均定位误差为5.7 m,能够满足矿山微震监测的需要。基于玲南金矿的微震监测数据,对微震活动的时空演化规律及民采定位进行研究,取得了初步成果。     

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。     

矿用激光甲烷传感器的稳定性试验及应用

为解决郭庄煤矿采煤工作面甲烷传感器频繁标定、稳定性差的问题,通过分析激光甲烷传感器的工作原理,对不同环境下传感器的稳定性进行试验分析,测试高温湿度下激光甲烷传感器的检测精度,通过与催化式甲烷传感器检测精度对比,结果表明:激光甲烷传感器的检测精度高、响应速度快,能实时检测工作面内甲烷气体浓度,保证矿井的安全高效生产。     

基于网络的煤矿远程监控系统设计研究

煤矿的复杂环境需要不断监测地下环境、设备和矿工，以确保煤矿安全生产。然而，现有的煤矿在使用有线网络时会出现盲点。开发了一种基于Web的轻型远程监控平台，利用具有REST软件架构的无线传感器网络(WSN),利用传感器节点收集煤矿中的温度、湿度和甲烷浓度数据。该平台还收集有关矿井内人员位置的信息。实现了一个RESTful应用程序编程接口(API),它通过Web提供了对井下传感器和仪器的访问，煤矿井下的物理设备就可以很容易地与远程监控和控制应用程序进行接口，还实现了3种基于Web的煤矿安全轻型远程监控场景，并对系统性能进行了测量和分析。     

基于光谱吸收煤矿瓦斯检测技术的研究

针对目前煤矿井下瓦斯浓度检测技术存在的不足,在红外光谱差分吸收检测模型的基础上设计了单波长双光路的瓦斯浓度检测仪。在实验室环境下测量不同瓦斯浓度下检测仪输出的电压值,得到二者之间的拟合曲线,对测量结果的分析可以看出该系统的测量误差<2.5%,甲烷浓度检测能力较宽,满足煤矿瓦斯浓度检测的要求。