用于煤与瓦斯突出的三维电磁辐射探测系统研究

发布时间：2017-11-02 08:15

  本文关键词：用于煤与瓦斯突出的三维电磁辐射探测系统研究

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【摘要】：煤炭一直是我国发展社会经济和国民经济的重要基础。但是也可以清楚得看到，在我国每年都会发生多起煤矿安全事故。由于煤矿开采环境的复杂性，每发生一起事故所造成的人员伤亡和经济损失都是巨大的。在煤矿事故中，最为严重的是煤与瓦斯突出事故，占煤矿总事故的30%以上。特别是最近几年，矿井的开采深度越来越深，开采环境越来越复杂难测，从而使煤与瓦斯突出事故发生得概率和强度加大，导致经济损失等呈明显递增的趋势。调查研究表明，这种事故现象在发生之前没有准确预测的主要原因是目前对煤与瓦斯突出预测技术仍然采用的是静态预测法。研究表明，静态预测法的准确性不是很高，，易受煤岩体结构和开采周围环境的影响。本文研究了一种基于AR模型预测煤与瓦斯突出的3D电磁辐射预测系统。该系统能够实现了实时、无接触和不受地域限制的预测预报等优点，并可解决现有瓦斯钻孔预测存在的非全局、非实时、非动态、费用高的不足。本论文主要研究以下内容： （1）研究煤与瓦斯突出时电磁辐射信号的传播规律和特征，从而分析根据电磁辐射监测煤与瓦斯突出技术的可行性。 （2）为了达到煤与瓦斯突出预测系统的总体要求和实现预期功能，研究设计了系统的总体框架。同时，根据煤与瓦斯突出预测需要快速、准确的要求，给出了一种三个空间相互垂直的偶极子天线感应探测电磁辐射信号。并且利用超外差接收的原理，通过混频、放大、滤波、模数转换等完成感应电磁辐射信号的处理。从理论技术的角度详细研究了数据采集原理。 （3）详细介绍了三维电磁辐射监测仪系统的构成。监测仪包括信号采集和数据分析处理两大部分。信号采集电路由超外差接收机电路、射频前端电路、放大电路、带通滤波器以及A/D转换电路等组成；数据采集和分析处理则是有放大器、A/D转换器、实时处理器、数字信号处理器、FPGA、存储器、微处理器等组成。另外，光纤转USB装置组成数据通信装置，使监测仪与计算机相连接，并将采集到的数据上传至计算机中的软件系统中，从而进行进一步分析处理和预测。 （4）对本文研究设计的煤与瓦斯3D电磁辐射预测系统进行了初步的软硬件调试，调试结果表明：该系统运行正常，能够实现实时的数据采集和动态预测，达到预期的功能要求。
【关键词】：电磁辐射 煤与瓦斯突出 偶极子天线 AR模型
【学位授予单位】：贵州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD713.2
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 选题的目的及意义9
• 1.2 国内外关于煤与瓦斯突出预测的常用方法9-10
• 1.3 煤与瓦斯突出监测技术的现状10-11
• 1.4 本文研究的目标及主要内容11
• 1.5 论文组织结构11-12
• 第二章 煤与瓦斯突出产生的电磁辐射现象12-15
• 2.1 受载煤岩体破裂产生电磁辐射的原理12
• 2.2 伴随产生的电磁辐射信号传播规律及其衰减特征12-14
• 2.3 分析使用电磁辐射技术监测煤与瓦斯突出的可行性研究14
• 2.4 本章小结14-15
• 第三章 煤与瓦斯突出预测系统的实现15-32
• 3.1 煤与瓦斯突出预测系统的详细设计15-16
• 3.2 电磁辐射信号监测仪的系统构成16-19
• 3.3 软件的组成及功能19-30
• 3.3.1 实时数据的采集和显示20-29
• 3.3.2 AR 模型预测数据的显示29-30
• 3.4 数据误差分析30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第四章 煤与瓦斯突出预测的 AR 模型算法32-50
• 4.1 AR 模型简介32
• 4.2 AR 模型方法原理32-33
• 4.3 AR 模型阶数确定方法33-37
• 4.3.1 FPE 准则(最小预报误差准则)34-35
• 4.3.2 AIC 准则(最小信息准则)35-36
• 4.3.3 AR(p)模型的 AIC 准则具体形式36
• 4.3.4 BIC 准则36-37
• 4.4 模型参数估计37-43
• 4.4.1 最小二乘估计(LS)法37-41
• 4.4.2 最小方差估计法(LMS 估计)41-43
• 4.5 C#语言与 Visual Studio 2010 开发工具简介43-44
• 4.5.1 C#语言简介43
• 4.5.2 Visual Studio 2010 开发工具43-44
• 4.6 AR 预测模型的程序设计44-49
• 4.7 本章小结49-50
• 第五章 总结与展望50-52
• 5.1 论文总结50
• 5.2 展望50-52
• 参考文献52-54
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果54-55
• 致谢55-57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 钱建生,王恩元;煤岩破裂电磁辐射的监测及应用[J];电波科学学报;2004年02期

2 王恩元,何学秋;煤岩变形破裂电磁辐射的实验研究[J];地球物理学报;2000年01期

3 曹庆文,李宁,董连文;多维时间序列应用于在线监测数据处理[J];高电压技术;2004年S1期

4 许永生;游淑珍;俞惠;李小进;石春琦;赖宗声;;一种低噪声高线性度射频前端电路设计[J];固体电子学研究与进展;2006年02期

5 赵学臣;张天博;王宽;;软件开发中的C#[J];电脑编程技巧与维护;2013年12期

6 吴庚申,梁平,龙新峰;基于GMA-RMA的年电力负荷组合模型[J];湖北电力;2005年02期

7 聂百胜,何学秋,王恩元,刘贞堂;用电磁辐射法非接触预测煤与瓦斯突出[J];煤矿安全;2000年02期

8 李忠辉,王恩元,何学秋,刘贞堂,宋霞女;电磁辐射实时监测煤与瓦斯突出在煤矿的应用[J];煤炭科学技术;2005年09期

9 王恩元,何学秋,刘贞堂,窦林名,周世宁,聂百胜;煤岩动力灾害电磁辐射监测仪及其应用[J];煤炭学报;2003年04期

10 张剑英,马姗姗,陈治国;煤与瓦斯突出电磁辐射的监测及应用[J];数据采集与处理;2004年01期

本文编号：1130723