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基于硬件加速的矿井煤尘浓度高速在线检测系统

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煤矿安全 2023年第11期54卷 198-203页

作者：张俸源张叶民姚贵彬山东科技大学电气与自动化工程学院山东青岛266590 山东科技大学智能装备学院山东泰安271001

利用Xilinx公司的ZYNQ-7010芯片设计了一种基于Mie散射理论方程的煤尘浓度高速在线检测装置。首先采用二分查找法,推导出了颗粒散射光强与粒径对应关系表,接着采用软硬件协同运作的方法,在ARM端建立了系统总体控制,在FPGA端硬件化移植... 详细信息

利用Xilinx公司的ZYNQ-7010芯片设计了一种基于Mie散射理论方程的煤尘浓度高速在线检测装置。首先采用二分查找法,推导出了颗粒散射光强与粒径对应关系表,接着采用软硬件协同运作的方法,在ARM端建立了系统总体控制,在FPGA端硬件化移植了浓度处理算法;同时优化了具有恒流源性质的光源调制电路和光电检测电路,并设计了与主控制芯片进行通信的上位机界面;最后利用煤样筛分器选取出粒径小于50μm的煤尘颗粒进行试验。试验结果表明:系统的测量准确率为91%,可以高速且稳定地实现浓度检测及爆炸预警。

关键词：煤尘浓度高速在线检测 Mie散射理论软硬件协同运作 FPGA硬件化移植

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防爆型煤尘浓度测量装置在煤矿井下的应用

煤矿机械 2013年第8期34卷 227-229页

作者：崔宗超苑成友济源职业技术学院河南济源459000

为了能够直观、高效地测量煤矿井下浮游煤尘的浓度,准确及时地反映接尘人员吸入的呼吸性煤尘质量和采掘作业场所中煤尘的污染状况,设计一种基于红外光吸收法的煤尘测量装置,采用本安电路和恒流量控制的采样泵,对煤矿井下及其他含有爆炸... 详细信息

为了能够直观、高效地测量煤矿井下浮游煤尘的浓度,准确及时地反映接尘人员吸入的呼吸性煤尘质量和采掘作业场所中煤尘的污染状况,设计一种基于红外光吸收法的煤尘测量装置,采用本安电路和恒流量控制的采样泵,对煤矿井下及其他含有爆炸危险性气体的作业场所可吸入性粉尘颗粒进行高效测量。该装置能快速直观地显示测量结果,并且具有串口通信、数据存储、打印接口等功能。将煤尘检测获得的数据结果用于煤矿井下的防尘治理,及时采取相应的防尘措施,有现实的意义。

关键词：红外光吸收法呼吸性煤尘本安电路煤尘浓度

试用曲线拟合回归方程推算综采工作面空气中煤尘浓度平面分布

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中国卫生统计 1990年第3期7卷 49-51页

作者：牛侨姚汝琳郭鼐山西医学院卫生系

煤矿综采作业产尘量大,工作面长,主要尘源移动,工序变更,各工种操作地点变化,工人接触环境煤尘浓度将随着所处平面位置不同而改变,机体所受危害程度相差很大。因此。

关键词：煤尘浓度曲线拟合回归空气

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井下煤尘浓度分析系统设计

煤炭技术 2013年第4期32卷 73-75页

作者：袁东锋王超南阳理工学院河南南阳473004 河南工业职业技术学院河南南阳473000

煤矿业是确保国民经济健康稳定发展的重要支柱产业,深入分析和探索维持煤矿安全生产是一个永恒的课题。煤尘是导致煤矿爆炸的一大因素,是煤矿安全生产监控的重要指标。文章分别从软件及硬件两个角度,对煤矿井下煤尘浓度分析系统的设计... 详细信息

煤矿业是确保国民经济健康稳定发展的重要支柱产业,深入分析和探索维持煤矿安全生产是一个永恒的课题。煤尘是导致煤矿爆炸的一大因素,是煤矿安全生产监控的重要指标。文章分别从软件及硬件两个角度,对煤矿井下煤尘浓度分析系统的设计方案进行阐述。

关键词：煤尘浓度系统方案硬件设计软件设计

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井下煤尘浓度和湿度对电磁波传输的影响研究

工矿自动化 2018年第11期44卷 37-40页

作者：赵世萍孙秀玲阚晓婷长春理工大学光电信息学院吉林长春130000

为了提高井下无线通信质量,保障有效通信,研究了井下煤尘浓度和湿度对电磁波传输的影响。通过理论分析给出了煤尘和水蒸气对井下电磁波的吸收计算公式,并得出煤尘的吸收效应是影响井下无线通信能力的主要因素。通过仿真分析了不同浓度... 详细信息

为了提高井下无线通信质量,保障有效通信,研究了井下煤尘浓度和湿度对电磁波传输的影响。通过理论分析给出了煤尘和水蒸气对井下电磁波的吸收计算公式,并得出煤尘的吸收效应是影响井下无线通信能力的主要因素。通过仿真分析了不同浓度、湿度与频率下的电磁损耗,得出煤尘浓度对电磁波传输的影响很明显,湿度对电磁波衰减的影响明显小于煤尘浓度。在此基础上,针对不同距离、不同煤尘浓度及不同湿度环境,在井下巷道中测试了点对点无线通信模块的数据传输性能。测试结果表明,在50m以内,所有通信测试结果稳定,没有掉包现象;当距离达到100m、煤尘浓度超过60mg/m3时,开始出现掉包现象,且随着煤尘浓度增大,掉包现象加剧;湿度变化对掉包基本没有影响,但湿度较大时,数据传输正确率下降。

关键词：井下无线通信电磁波传输煤尘浓度湿度电磁损耗

大型储煤筒仓进料过程煤尘浓度分布及煤尘爆炸数值模拟

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消防科学与技术 2021年第12期40卷 1728-1732页

作者：马瑞魏芸刘晅亚陈晔中交第一航务工程勘察设计院有限公司天津300222 应急管理部天津消防研究所天津300381

采用Fluent模拟进料过程中仓内煤尘浓度场分布,在此基础上基于OpenFOAM平台开展煤尘爆炸过程数值模拟,以指导大型储煤筒仓安全设施的布置。结果表明:仓内竖向空间越小,煤尘竖向浓度梯度越明显,空间内平均浓度越高,空仓、半仓条件下筒仓... 详细信息

采用Fluent模拟进料过程中仓内煤尘浓度场分布,在此基础上基于OpenFOAM平台开展煤尘爆炸过程数值模拟,以指导大型储煤筒仓安全设施的布置。结果表明:仓内竖向空间越小,煤尘竖向浓度梯度越明显,空间内平均浓度越高,空仓、半仓条件下筒仓竖向几何中心线上煤尘质量分数分别达到30%、40%以上;仓内竖向空间越小,筒仓内最大爆炸温度越高,但最大爆炸超压越小,空仓、半仓条件下最大爆炸温度分别可达2 000、3 000 K,最大爆炸超压分别为1、0.82 MPa;建议在筒仓顶部及侧壁靠上部位设置煤尘浓度监测及预警装置,并在筒仓顶部设置有效的泄爆装置,以有效防范筒仓爆炸风险、降低筒仓爆炸损失。

关键词：储煤筒仓煤尘浓度煤尘爆炸数值模拟

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井下煤尘浓度分析系统设计

井下煤尘浓度分析系统设计

作者：袁伟山东大学

学位级别：硕士

现今我国煤矿开采大多是地下作业,煤矿井下各作业点在生产过程中会产生大量煤尘颗粒。煤尘颗粒特有的性质决定了其具有很大的危害性:诱发职业性尘肺病、加速机械设备磨损、缩短精密仪器的使用寿命,甚至导致煤尘爆炸事故的发生。目前煤... 详细信息

现今我国煤矿开采大多是地下作业,煤矿井下各作业点在生产过程中会产生大量煤尘颗粒。煤尘颗粒特有的性质决定了其具有很大的危害性:诱发职业性尘肺病、加速机械设备磨损、缩短精密仪器的使用寿命,甚至导致煤尘爆炸事故的发生。目前煤尘浓度的检测方法及设备无论在技术上还是在实际应用过程中均存在一些难以克服的弊端:一般采样方法检测到的为瞬时值,只能采集采样时、点的粉尘浓度,不能动态反映作业场所煤尘污染情况,缺乏代表性,过程繁琐,实时性差且测量结果误差较大。本课题研究设计了一种专门针对煤矿粉尘的监测装置,并进行了相关的实验性测试。本课题来源于山东省信息产业厅项目“煤矿安全自动检测、监控及管理系统”。本装置以单片机系统作为主控制器,采用煤尘颗粒采集器、显微CCD图像传感器等部件作为探测器,在图像采集控制单片机的协调下,由探测器获取煤尘颗粒分布图像,并将图像经过SAA7111图像A/D转换芯片和TMS320VC5410系列DSP实现图像采集和压缩,再利用RTL8019AS以太网控制芯片和IP175A光纤收发芯片,采用UDP协议通过光缆将压缩后的图像数据传输到地面监控中心,由主计算机解压缩后通过专门的图像处理算法实现了煤尘浓度的计算和显示。煤尘采集器是本文的设计重点,先后提出两种不同的方案,在对比实验分析的基础上提出了抽气取样显微观测的新方案,该设计克服了传统煤尘浓度测量方案只能监控某点煤尘浓度的缺陷,使得采集结果更具代表性;采用多次测量取平均值,流动样品采集等方法减小测量误差扩大测量范围;DSP高速的图像压缩能力和数据传输的网络化大大增强了煤尘检测的实时性;全自动的工作方式,使得煤尘浓度监测实现真正意义上的“傻瓜”化;光电转换模块和光纤光缆实现了远程高速数据传输。本课题程序设计以与DSP和单片机等微处理器相关的程序设计为主,选择稳定高效的汇编语言作为程序设计语言,实现了上电自举引导程序、SAA7111控制寄存器初始化程序、JPEG图像压缩编码程序和RTL8019AS远程DMA写程序。DSP汇编语言的JPEG图像压缩程序为核心程序。在算法方面,根据TMS320VC5410系列DSP特殊的指令系统,对JPEG算法进行优化,使其能够充分利用DSP的硬件资源,减少了图像压缩处理的时间,提高了系统整体的实时性。通过实验证明了本装置在线实时采集到的煤尘分布图像是合乎上位机图像处理算法要求的,经压缩后对煤尘浓度的计算也不存在影响。

关键词：煤尘浓度在线监测 CCD 图像压缩光电转换

湿度对煤尘浓度测量精度的影响实验及其补偿措施

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矿业安全与环保 2018年第5期45卷 69-73页

作者：谢双易俊王杰王文和重庆科技学院安全工程学院重庆401331 重庆工程职业技术学院重庆402260 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

为了探索环境湿度对煤尘浓度测量精度的影响,在分析激光散射法、β射线法和电荷感应法这3种主要测尘方法原理的基础上,在不同湿度条件下开展了煤尘浓度测量及其误差的实验分析,并指出了各自的补偿方法。煤尘浓度测量实验结果表明:当相... 详细信息

为了探索环境湿度对煤尘浓度测量精度的影响,在分析激光散射法、β射线法和电荷感应法这3种主要测尘方法原理的基础上,在不同湿度条件下开展了煤尘浓度测量及其误差的实验分析,并指出了各自的补偿方法。煤尘浓度测量实验结果表明:当相对湿度为50%时,3种测尘方法的误差均小于7%;当相对湿度为60%～70%时,激光散射法的误差大于20%,β射线法和电荷感应法的最大误差都约为15%;当相对湿度大于70%时,3种测尘方法的误差都较大。通过对激光散射法和电荷感应法增加湿度检测系统,激光散射法根据湿度调整质量浓度转换系数,电荷感应法根据湿度调整算法的系数,β射线法则采用动态加热的补偿方法,以消除湿度的影响。

关键词：煤尘浓度激光散射法 β射线法电荷感应法相对湿度测量误差补偿修正

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煤尘浓度质量对瓦斯爆炸极限的影响研究

中国石油和化工标准与质量 2020年第23期40卷 137-139页

作者：李浩浩山西省煤矿节能监测中心山西太原030045

在我国众多能源中,煤炭一直都有着非常重要的地位,为保障我国能源安全做出了重要贡献,随着各方需求的增加,目前的缺口仍然巨大,总需求量达到38亿吨。我国煤矿的地质条件存在差异,而且很多煤矿的煤层存在高瓦斯性,这就很容易造成瓦斯爆... 详细信息

在我国众多能源中,煤炭一直都有着非常重要的地位,为保障我国能源安全做出了重要贡献,随着各方需求的增加,目前的缺口仍然巨大,总需求量达到38亿吨。我国煤矿的地质条件存在差异,而且很多煤矿的煤层存在高瓦斯性,这就很容易造成瓦斯爆炸矿难的发生,针对这种现状,就必须从内部进行问题分析,寻找解决方案,通过查阅资料后发现,煤尘浓度对瓦斯爆炸极限理论的研究,就变得非常重要,有着很强的现实意义。在准确分析瓦斯爆炸极限以后,可以根据实际效果对煤尘浓度进行控制,有效防止矿难事故的发生,避免造成人员伤亡。

关键词：瓦斯爆炸极限理论分析煤尘浓度研究结论