基于一元线性回归由风速传感器测量值推导巷道平均风速

通过试验数据建立了风速传感器的测量值与平均风速之间的一元线性回归方程,并对拟合效果进行了评价。对参数的判断表明该方程是有效的,可以近似地把风速传感器的测量值转换成平均风速值,并在相同的巷道长度、相同的风流速度、不同断面下用Comsol模拟了风速流场分布情况。     

构造应力场对煤层巷道围岩稳定性影响的数值模拟

为了研究向斜构造应力场对煤层巷道围岩稳定性的影响，运用Phase2软件对巷道布置在向斜构造中不同位置时的稳定性进行了数值模拟分析.分析得知巷道位于向斜轴部时较位于两翼时围岩稳定性差。对此，提出在以后布置巷道时应根据地应力的显现规律，尽量避免巷道布置在向斜轴部处。     

无线传感器网络最小中继节点布置问题的近似算法

为了消除传感器节点路由负载的不平衡,可在无线传感器网络中布置少量功能较强的中继节点作为路由节点,最小化中继节点数是其主要优化目标.文中证明了有界平面区域上的中继节点布置问题是P问题,但一般情况下的计算复杂度相当巨大.从中继节点布置问题的几何覆盖特征出发,提出了一种O(n~2 log n)时间的贪心近似算法,其中n为传感器节点数目.在该算法迭代过程的每一阶段,先从未被覆盖的传感器节点中选出一个关键节点,为了阻止孤立节点的产生,再按照"优先覆盖与关键节点距离较近的传感器节点"的原则来确定中继节点的位置.实验结果表明该算法可在很短的时间内生成一个接近最优的可行中继节点布置,且在中继节点布置的尺寸以及执行时间方面都要优于现有算法.     

近距离薄煤层回采巷道布置及护巷方式研究

为了确定大安山矿＋680m水平9槽近距离薄煤层回采巷道合理的布置方式及护巷方式,根据理论分析和数值模拟,确定了单一煤层开采的开采方案,提出了9槽回采巷道留3～5m窄小煤柱护巷的无煤柱护巷方式,及9上和9下煤层回采巷道采用外错式和内错式的相结合的布置方式,并研究了相应的支护形式。数值模拟结果表明选择无煤柱护巷方式是合理的,留煤柱护巷方_式支承压力的影响范围比无煤柱护巷大2．5倍,煤柱上垂直应力比无煤柱护巷大2．5～7．5MPa。     

风速对煤堆自燃影响的数值模拟

为研究煤堆自燃特征及风速对其的影响,建立温度场、速度场、氧浓度场等多场耦合的煤堆自燃模型,运用COMSOL软件对不同风速下的煤堆自燃过程和指标参数进行数值模拟分析。模拟结果表明:随着风速的增大,煤堆两侧的风压增强,对空气深入提供直接动力;煤堆最易自燃的风速在0.005~1 m/s范围,当风速为0.5 m/s时达到临界温度的最短时间为36 d,随着风速的增大,煤堆达到临界温度的时间延长。据此,建立低风速下的煤堆临界温度与风速的关系公式,可以有效地确定煤堆内部的温度,对防止自燃有积极的作用。     

基于Zigbee的煤矿无线数据采集系统设计与实现

根据煤矿环境的特点,提出了一种基于Zigbee技术的适用于煤矿巷道多参数采集的无线传感器网络检测系统。该系统利用多种传感器,通过无线传感器网络实现对井下环境及生产参数的实时监测和智能预警。采用RS-485通讯协议及硬件模块化,实现了传感器的灵活添加与监测计算机软件稳定性的增强。通过实验证明了该系统设计的可行性和良好的稳定性。     

极破碎围岩巷道锚注技术研究

以开滦范各庄极破碎围岩回风巷道修复为研究背景,充分调查该回风巷道的原有支护情况,针对普通的锚杆支护很难达到修复目的的情况,提出采用以"锚、喷、注"相结合的支护工艺。应用有限差分数值模拟软件FLAC2D对2100石门破碎巷道在锚喷支护、锚注支护两种方式下的垂直应力分布、屈服状态、位移量分布,分别进行数值模拟分析,并且对巷道位移和锚杆压力进行现场监测分析。经验证:锚注支护不仅可以有效控制巷道围岩变形,而且能保障矿井安全高产高效生产。     

相空间重构和混沌遗传神经网络融合的矿井涌水量预测研究

为了更准确预测矿井涌水量变化,有效防治矿山水害,本文提出利用相空间重构和混沌遗传神经网络相结合的方法预测矿井涌水量。选用C-C算法确定嵌入维数和延迟时间,通过对时间序列进行相空间重构来判断涌水量时间序列的混沌特性。为避免BP神经网络极易陷入局部解的问题,采用遗传算法对混沌神经网络进行参数优化,构建混沌遗传神经网络预测模型。将构建的模型应用于某矿山-100 m水平巷道涌水量的预测,在理论预测时长内预测最大误差为3.38%,表明该方法能够反映短期内矿井涌水量变化的趋势,相比单纯的混沌BP神经网络预测模型,预测精度有所提高,可为矿山企业的灾害防治提供科学的参考依据。     

一种新型瞬态量热计的研制

薄膜电阻温度计和同轴热电偶是两种常用的瞬态热流传感器,前者灵敏度高,但不适用于气流冲刷严重的场合;后者耐冲刷,但灵敏度较低,且响应特性易受结点细微结构的影响,只适用于高热流环境测量.基于量热计原理,本文提出了一种兼具两者优点的新型瞬态热流传感器.该传感器以金刚石片作为量热片,利用溅射其背面的铂膜电阻测出温度变化,而后由量热计原理得出表面热流.传感器的设计和优化借助了理论分析和数值计算,并讨论了可能引起测量误差的因素及解决方法.激波风洞试验结果表明:新型瞬态量热计灵敏度高耐冲刷,测量结果准确可靠,具有发展潜力.     

基于单传感器的旋转叶片振动测量与参数辨识方法

叶尖定时技术作为一种非接触式叶片振动测量方法,是叶片状态监测的有效手段.针对叶尖定时采样数据存在的高度欠采样特点,目前已提出多种叶片振动测量与参数辨识方法.然而,现有方法大多需要在机匣上安装多支传感器,并对传感器的位置分布具有较为严格的要求,在工程实践中可能难以实现.针对这一不足,本文提出一种基于单传感器的旋转叶片振动测量与参数辨识方法.根据叶尖振动与传感器输出脉冲信号的关系,分析了利用单传感器的叶片振动测量和叶片振动参数辨识原理,使用仿真模型对该方法进行了验证,并分析了不同噪声水平对叶片振动参数辨识结果的影响;进一步利用旋转叶片试验台开展试验研究,通过与叶片动应变测试结果对比,验证了方法的有效性.     

石墨烯气凝胶全柔性触觉传感器的设计、组装及性能

针对柔性触觉传感器存在的设计难度大、抗干扰性差、不易封装以及线路布置困难等问题,基于Storakers材料模型的应变能密度函数发展了一种基于石墨烯气凝胶(graphene aerogel, GA)的具有“气泡膜”结构的全柔性触觉传感器的设计方法.通过模拟分析发现,相对于“三明治”结构,“气泡膜”结构的GA柔性触觉传感器具有更好的抗干扰性.在此基础上,设计并组装了“气泡膜”结构的GA全柔性触觉传感器,通过实验证实该GA全柔性触觉传感器具有优异的传感特性、力学特性和抗干扰特性.同时,设计开发了压阻式传感阵列的信号采集系统,并成功实现了其对力的大小、物体位置和形状等信息的实时采集和传感监测.     

环境监测与光纤气体传感器

环境监测迫切需要高灵敏度、高可靠性的气体传感器,光纤气体传感器由此得到发展。根据基本工作原理的不同,本文分别介绍了四种类型的光纤气体传感器,讨论了未来光纤气体传感技术的发展方向。     

北京气象塔湍流风速谱的统计模型

分别采用希黄变换和傅立叶变换计算北京气象塔实测湍流的风速谱,提出了一种同时符合惯性子区和大涡范围内能谱特性的风速谱模型,采用最小二乘法确定了风速谱模型中的参数,比较了傅里叶变换风速谱和希黄变换风速谱的异同.研究结果表明,希黄变换风速谱在含能区范围内的谱值略大于傅里叶变换风速谱,在惯性子区和耗散子区的谱值非常接近傅立叶变换的风速谱;采用希黄变换统计分析风速谱能够更细致、准确地反映风速谱低频区的谱值;拟合得到的风速谱模型为北京城区近地面风场的风洞再现及数值模拟提供了参照依据.     

晓明矿4—1#煤层上行开采研究

针对晓明矿地质条件,综合运用关键层理论、围岩平衡法、“三带”法、数值分析及巷道探查等方法分析了7#煤层回采后上覆围岩活动规律,确定了上部4—1#煤层的底板下沉量、煤体破坏程度及煤层应力状态以及煤层的连续性和完整性。综合理论分析、数值分析及现场探查结果,判定4—1#煤层上行开采是可行的,并提出回采设计方案,为晓明矿及类似条件矿井进行上行开采提供了参考。     

巷道顶板静态破碎技术合理参数的确定及实践

煤矿工作面巷道顶板悬顶距过长严重威胁着生产安全,采用静态破碎技术处理特殊矿井中的巷道悬顶问题具有一定的优越性。理论分析发现,为达到良好实践效果,应增大钻孔孔径、减小孔距,合理孔距为2a(a为裂纹长度)。经实验得到SCA(静态破碎剂)膨胀压力与孔径及水灰比的关系,结果显示:孔径为40 mm时SCA可产生约85MPa的膨胀压力,完全满足工程应用;最佳水灰比为0.3。运用ANSYS数值模拟SCA破碎煤岩体,验证孔径为40 mm、孔距为800 mm参数下的破碎效果,结果显示效果理想。在现场试验中应用上述参数,显著缩短悬顶距离,为安全生产提供保障。     

东荣三矿综采工作面矿压规律研究

结合双鸭山分公司东荣三矿的实际条件,从矿压显现的时空关系及其相互作用规律出发,采用现场测试及数值模拟的实验方法,研究近距离煤层群开采过程中产生的应力场及位移场对回采工作面及其周边巷道的影响;从而确定煤层群开采过程中,采准巷道与工作面开采之间合理的时空关系及其巷道的合理支护方式。     

可重构复杂制造系统的设施布置优化方法研究

针对可重构复杂制造系统可模块化和可集成化等特点,结合层次分析的思想和QAP数学模型,通过布置分类把信息集成的设施模块分为独立型模块和依赖型模块,提出了先后对独立型模块和依赖型模块进行布置的二次设施布置方法。阐述了二次设施布置方法的思想,构建了其模型,并用蚁群算法和重心法求解了这个模型。运用此布置方法建立了某车间的设施布局模型,简化了设施布置过程,实现了对可重构复杂制造系统设施布置的优化。     

围压对圆形巷道岩爆过程中声发射及能量释放规律的影响

利用FLAC模拟了不同围压下圆形巷道围岩岩爆过程中的声发射及能量释放过程。利用8个FISH函数开挖巷道,统计破坏单元数目及破坏单元在应变软化阶段的能量释放总量和能量释放率。模拟分为3步:首先,将静水压力施加在模型上,直到达到静力平衡状态;然后开挖巷道;最后,重新计算,直到达到静力平衡状态或者塑性流动状态。模拟结果表明,当围压较高时,开挖巷道后的围岩的声发射活动呈现间歇式上升特征;而当围压较低时,开挖巷道后的围岩中的声发射活动最终趋于平静;随着围压的增加,能量释放现象出现得早些,声发射累计数、释放的弹性应变能都增加。在开挖巷道后的围岩中,发生剪破坏的单元释放的弹性应变能总量大于发生拉破坏的,最高的剪应变能释放率大于最高的拉应变能释放率。     

无线电感传感器及检测线圈的LRC值测量

在现有基于Agilent 4395A阻抗分析仪的无线传感器测量系统的基础上,设计了一个便携的LRC参数测试仪,给出了测量无线电感传感器及检测线圈LRC值的测量原理及其提取LC值的算法.最后通过仿真验证了该算法的正确性.     

基于传感器融合的海上目标检测综述

目标检测技术是一种基于目标几何和统计特征的图像分割。我国海洋领域广阔、海洋资源丰富,开展海上目标检测研究意义深远。基于传感器融合的海上目标检测方法是监视海运交通、维护海洋权益的一种高效手段。本文首先给出传感器融合检测的研究意义和该领域存在的挑战,然后梳理归纳了三种传感器融合方法,包括:多雷达融合检测方法、多相机融合检测方法和相机雷达融合检测方法;接着给出这几种融合方法在不同场景下的检测效果,并介绍了这几种融合方法存在的局限性;同时展望了传感器融合在海上目标检测的未来发展方向,如检测信息传输在海上抗干扰能力的提升、多目标检测性能的优化,以及将深度学习应用在传感器融合检测等。