针对传统煤矿瓦斯监控系统的不足,提出了一种采用ZigBee无线传感器网络与虚拟仪器技术相结合的煤矿瓦斯监测方案,采用ZigBee无线通信技术构建无线传感器网络,利用LabVIEW 2009作为开发环境,设计出上位机监测系统软件。通过实验验证,该系统具有可行性、良好的稳定性、低功耗、易于维护等特点。

在分析煤矿安全监控系统传统传输方式的基础上,阐述了基于Zigbee关键技术的矿井安全监控系统的研究意义,探讨了Zigbee传感器节点的硬件设计与系统软件设计,研究了Zigbee网络自组织路由算法、网关的设计以及系统集成方案。为矿井无线通信与安全监控问题提供了一套合适的解决方法。 《Zigbee技术在矿井安全监控系统中的应用》 矿井安全监控系统是保障煤矿生产安全的关键设施，传统的有线传输方式存在诸多局限性，无法覆盖所有区域，特别是对于CH4、CO气体聚集的死角。Zigbee作为一种无线通信技术，因其短距离、低功耗、高安全性和可靠性的特点，被广泛应用于矿井安全监控系统中，以克服有线通信的不足。 Zigbee传感器节点是构建矿井安全监控系统的基础。这些节点通常包括射频模块（如MCl3193）、微控制器（MCU）、定时器、存储器、信号调理电路、传感器单元和电源管理模块。MCU负责数据采集和转换，射频模块处理节点间的无线通信，信号调理电路则确保模拟信号适应数字处理。其中，MCU与MCl3193之间的接口设计至关重要，通过SPI接口实现两者间的信息实时交换，以实现无线通信。 Zigbee网络自组织路由算法在矿井环境中尤为重要，因为矿井环境复杂，对通信的稳定性和抗干扰能力有高要求。AODV（Ad hoc On-Demand Distance Vector）作为一种典型的路由协议，适用于动态变化的网络环境，能有效地发现和维护路由，保证数据包在无线网络中的可靠传输。在矿井安全监控系统中，每个传感器节点通过AODV协议建立到网关的路由，将收集到的数据（如CH4、CO浓度、温度、O2含量等）传递给地面的中央控制计算机，进行数据分析和预警。 此外，网关设计是系统集成的关键环节。网关负责接收来自Zigbee传感器节点的数据，并将其转化为有线传输格式，通过以太网或其他有线方式上传至地面中心，确保数据的连续性和完整性。同时，网关还需要具备一定的处理能力和存储空间，以应对大量数据的汇聚和临时存储。 Zigbee技术在矿井安全监控系统的应用，不仅解决了传统有线系统的局限，还提高了监控效率和安全性。通过对Zigbee传感器节点的硬件优化、软件设计、路由算法的选用以及网关的合理设计，构建了一个高效、可靠的无线安全监控网络，为矿井事故预防和救援决策提供了科学依据，大大提升了矿井安全生产水平。 总结起来，Zigbee技术在矿井安全监控系统中的应用，是通过无线通信技术改进传统有线系统的局限，实现对矿井环境参数的全面、实时监控，提升了矿井的安全性。这一技术的应用涉及硬件设计、软件开发、路由算法选择以及系统集成等多个方面，对于保障煤矿生产安全具有重要意义。

高压水力压裂技术近年来在煤矿得到了广泛应用,不仅改变了煤体的裂隙结构,而且降低了煤的弹性和储蓄能量的能力,从而达到消除冲击地压危险性的目的。跃进煤矿在有强冲击地压危险性的采掘工作面实施了这一技术,从而防止了冲击地压的发生和产生冲击地压的强度。

为获得矿井调热圈导热规律,基于传热学稳态导热理论,简化调热圈导热模型,将其以最终要达到的稳态温度场考虑,并将调热圈导热过程以圆筒壁导热模型展开分析,将岩石导热系数和巷道表面传热系数视为定值,得出调热圈半径与温度的计算公式,揭示调热圈导热受到岩石导热系数、表面传热系数、巷道半径、原岩温度等多因素影响。通过实测数据和FLUENT软件数值模拟实验,检验调热圈半径与温度的计算公式,结果表明该计算公式基本符合调热圈导热规律,具有理论和实用价值。

提出了基于Zigbee无线传感器网络系统架构,主要介绍了对煤矿井下温度、湿度和瓦斯气体浓度监测的无线传感器网络体系设计及无线传感器网络系统数据采集与传输的软硬件,并将数据传送到上位机,由上位机对数据进行分析并对井下环境进行评价。实现了监测信号的获取和无线传输,解决了大量监测点的无线组网,在矿井监测系统中得到成功应用。

通过对矿井实际工况进行分析,为有效监测矿井采空区既有传感器节点的温度,设计了一种基于ZigBee的矿井采空区温度监测系统。该系统由温度传感器节点,无线温度采集终端和井上计算机等组成。重点介绍系统的总体结构,传感器节点和无线温度采集终端的设计,以及采用LabVIEW编写的上位机软件。该系统克服了井下布线困难的缺点,实现了采空区温度的全面监测。

设计了基于ZigBee技术的胶带机多点温度监测系统,采用结构简单,操作灵活的单总线数字式温度传感器DS18B20采集温度,利用MSP430F436微处理器的超低功耗休眠唤醒模式节能,实验结果表明:该系统不仅能准确测量和显示温度,而且体积小、成本及功耗低、实时性强、可靠性高。

针对矿井自动排水系统中提高射流泵效率的途径,分析控制阀对射流泵抽真空过程的影响。利用流体力学软件FLUENT,以井下常用的喷嘴直径为8 mm的DN25 mm射流泵为例,在控制阀不同通径面积的情况下,对射流泵进行了内部流场仿真模拟和试验分析。由分析结果可知,当控制阀的通径面积与喷嘴通径面积之比大于1.5时,建立抽真空所需压力的时间较长。如果面积比大于2时,即可建立抽真空所需压力,时间也较短,此结论为控制阀的设计提供了理论依据。

随着通信技术的发展,矿井透地无线数字通信技术得到迅速发展。透地通信技术在抢险救灾等应急通信中十分有效,但是由于地质条件复杂有时语音通信会受到限制,实践证明短信通信会获得更远的传输距离,传递更准确的信息。采用软件无线电的设计思想,使用直接序列扩频、BPSK调制解调、分组码编码等技术,通过DSP编程来设计并实现了信令和短信息通信。

漏电是煤矿井下IT供电系统绝缘水平降低引起的常见故障形式之一,设计了一种直流检测型漏电保护电路,该电路将反映绝缘程度的漏电电流转换为电压值进行绝缘性能检测,并对电网发生各种漏电故障,进行电网对地绝缘阻值的整定,最后给出了本保护电路动作电阻值计算。