针对煤矿井下钻机在进行大倾角钻进时,机架倾角调节困难,易发生倾覆的现象,提出了全方位履带钻机钻孔施工的工艺方法,研制了ZY-850L矿用履带式全方位钻机。详细介绍了钻机的结构特点及主要参数,详细论述了钻机的总体布局、液压系统及关键部件的强度分析。通过实验室及现场应用证明:该钻机满足实际生产要求,尤其在大倾角施工时,操作安全、方便、快捷,为同类钻机设计提供参考和依据。

海洋浮标电子与通信系统可以实现对海洋环境监测数据的实时传送、监控,主要介绍了浮标控制系统与通信系统两部分,分别实现对采集到的海洋环境数据的接收和存储以及卫星通信。浮标控制部分采用接口资源丰富的AT91SAM9260作为核心芯片,以满足数据的采集、接收、存储以及通讯需求。通信方式选取铱星9601 SBD模块传送。实验表明,电子与通信系统功能完善,运行稳定,达到设计要求。

研制了1套静止无功发生器(SVG)装置,使用基于瞬时无功功率理论的方法进行无功电流检测。首先分析了SVG的控制策略,采用直接电流控制三闭环控制结构,在此基础上利用SVPWM调制技术产生所需要的脉冲驱动信号。然后提出了SVG的软硬件设计方案,并介绍了SVG保护系统的设计方法。

针对突水模型试验中对传感器的特殊要求,基于光纤布拉格光栅(FBG)技术,研制了新型的光纤光栅位移、应力、渗压和温度传感器。所研制的光纤光栅传感器不仅体积小、精度高,而且性能稳定、读数可靠,完全满足突水条件下实时采集数据的要求。在矿井突水模型试验中,将各传感器预埋于模型内部关键位置,成功地实现了对突水过程多场信息的实时监测。试验结果揭示了矿井突水前兆特征,说明了新型光纤传感器在突水模型试验中的有效性和可行性。

针对巷道锚杆载荷监测的重要性及常规监测方式的局限性,采用理论分析、实验室测试及现场试验的方法,以光纤布拉格光栅(FBG)为核心敏感器件,研制了一种新型光纤光栅锚杆测力计。锚杆测力计标定及性能测试表明,其具有良好的线性度、重复性和较高的灵敏度,灵敏度为57.25 pm/MPa,线性拟合系数为0.999 6。在沙曲矿14301轨道巷中构建了锚杆支护质量光纤光栅监测系统,对工作面开采过程中巷道2个测站的锚杆载荷变化进行实时在线监测。应用结果表明,测站1几乎不受工作面开采扰动的影响,仍保持初始预紧力的作用效果;测站2的锚杆载荷呈现为先稳定后增大最后减小的变化趋势,监测数据可作为巷道围岩稳定与控制的数据基础。监测系统具有本质安全、抗电磁干扰、可靠性高的优点,适合进一步推广应用。

基于光纤布喇格光栅的输电线路在线监测传感器研制，毛乃强，李亚波，本文基于光纤布喇格光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)研制用与输电线路覆冰监测的拉力传感器，解决传统电子式拉力传感器易受电磁干扰，恶劣

在煤矿井下巷道支护中多采用槽钢梁、T形钢带等作为锚索组合梁,在高地压软岩巷道、矿压显现明显等条件下,该类组合梁在锚索远未达到其额定支护力的时候就会发生屈服,锚索支护性能不能有效利用。针对上述问题采用理论分析、实验室实测等方法研制了一种新型锚索组合构件-箱型梁。现场应用表明:该箱型梁大幅提高了锚索组合梁的强度和刚度,承载能力较14#b槽钢梁提高8倍以上,较T3钢带提高14倍以上,能够有效收集围岩表面压力并传递给锚索,对控制高地压、软岩巷道的围岩变形效果明显。

针对液压支架支护阻力研究方法和监测技术的不足,基于光纤光栅传感原理和"膜片+连接杆"式结构,研制了一种用于液压支架工作阻力监测的光纤光栅支架压力表。通过力学分析和Ansys仿真分析,推导出膜片结构最大挠度表达式及光纤光栅中心波长与压力之间的线性关系,并得出变形和应力云图,证明了力学分析与仿真分析的一致性;对其进行了温补性能测试,去除了温度干扰,提高了精度;利用自主研发的光纤光栅传感器标定装置,对其进行了5次加-卸载试验。结果表明:2个光纤光栅压力计具有较高的压力灵敏度,其灵敏度系数分别在27.4pm/MPa和27.6pm/MPa附近波动,与理论计算的灵敏度系数接近,且具有良好的线性度和工作重复性,可靠性较高。

使用STC12C5A60S2单片机作为控制芯片,通过水位传感器完成对水位信号的检测,通过风机、瓦斯断电仪完成风瓦电闭锁信号的检测,通过电压、电流等互感器和内置A/D完成多路模拟信号的检测,实时显示井下低压水泵电机的工作状态,具有CAN总线通讯功能,在国内首次整合了矿用水泵电机的电气检测与水位控制功能,实现了矿用水泵电机的无故障自适应运行。

通过对单片机和无线通讯技术的研究,设计出一种新型无线车载甲烷报警断电仪。介绍了该断电仪的组成和功能,以及解决的关键技术。结果表明,该断电仪能够实时监测采掘工作面的瓦斯浓度变化,实现瓦斯电闭锁,同时将采集数据通过无线方式传输到地面中心站,极大地提高了矿井信息化水平。