煤礦生產(chǎn)監(jiān)測設備數(shù)據(jù)校正.pdf

1、隨著我國煤炭工業(yè)數(shù)字化進程的推進,安全生產(chǎn)監(jiān)測的范圍不斷擴大,各項技術指標的要求越來越嚴格。微震、超聲波、雷達、聲納、紅外、光纖等各種技術系統(tǒng)陸續(xù)引入到煤礦生產(chǎn)的實時監(jiān)測過程中。生產(chǎn)現(xiàn)場采集到的各類數(shù)據(jù)是確保煤礦安全生產(chǎn)的有力保障。本文立足于煤礦生產(chǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的校正方法研究,涉及到監(jiān)測設備數(shù)據(jù)獲取單元的模型建立、準確測試、自檢以及校正方法研究,目的是保證煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測設備的性能,確保其獲取精準的監(jiān)測數(shù)據(jù),利于煤炭生產(chǎn)安全。
　　煤

2、礦安全生產(chǎn)監(jiān)測設備種類繁多,數(shù)據(jù)獲取單元的模型各不相同。衡量其性能的指標有多種,比較關鍵的有:采集精度、采樣速率、有效位數(shù)、輸入通頻帶等。這里通過對礦用幾類典型設備的數(shù)據(jù)獲取單元進行分析,建立了其前向通道數(shù)據(jù)模型以及幾種不同類型數(shù)據(jù)獲取單元的模型,提出了采用積分非線性作為關鍵技術指標來同時反映靜態(tài)和動態(tài)性能,并推導了其與其它參數(shù)關系的表達式,給出仿真測試結果。
　　針對煤炭安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)對及時、準確數(shù)據(jù)流的要求,在對數(shù)據(jù)獲取單元

3、的靜態(tài)與動態(tài)測試方法進行分析的基礎上,提出了改進的加權最小二乘法動態(tài)曲線的擬合測試方法,推導出了直方圖測試方法中對采樣頻率、采樣數(shù)據(jù)量進行約束的公式,利用Cramér–Rao對測試信號的有效性進行了估計。
　　針對煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測設備需要自檢功能的問題,提出一種適合煤礦監(jiān)測設備短時自檢方法,即基于非線性的斜坡碼時測試方法,通過對斜坡信號的非線性解析,推導出煤礦生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)的開機自檢算法公式,誤差分析可知,輸入信號的非線性項可以被估

4、計出來,仿真及實測數(shù)據(jù)表明該方法所需測試數(shù)據(jù)占據(jù)存儲空間小,測試時間短,但有與直方圖測試方法相當?shù)臏y試精度,能實現(xiàn)煤礦監(jiān)測設備的自檢功能。
　　針對煤礦監(jiān)測設備數(shù)據(jù)獲取單元通道中存在的大量誤差,極大的限制了系統(tǒng)檢測的精度問題,對Dither信號的特性展開分析,挖掘出其對煤礦生產(chǎn)監(jiān)測設備數(shù)據(jù)獲取單元的動態(tài)和靜態(tài)性能具有補償作用,在此基礎上提出了基于Dither的數(shù)據(jù)校正方法,并設計出復雜的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)性能校正框架。通過將Dither

5、校正方法與Volterra級數(shù)校正方法、糾正矩陣校正方法等從校正時間、校正算法的綜合對比,表明該方法具有易于實現(xiàn)的特性,適合煤礦生產(chǎn)監(jiān)測設備在線或離線校正,并具有較好的測試精度。
　　在對目前存在的幾種不同校正方式的優(yōu)缺點分析的基礎上,將礦山監(jiān)測設備數(shù)據(jù)獲取單元的非線性誤差拓展到二維空間,提出了基于Dither技術的非線性糾正矩陣數(shù)據(jù)校正(Dither Combined with Correction Nonlinear Matr

6、ix:DCNM)方法。討論了構成糾正矩陣的三個組成部分對糾正矩陣構成的影響、糾正矩陣校正的限制條件,驗證了二維糾正矩陣校正的可行性,進而建立了校正有效性的評價方法;仿真實驗結果表明 DCNM方法可以有效的改善系統(tǒng)的性能。
　　最后設計并制作了可用于地礦勘探的雷達數(shù)據(jù)獲取高速采集硬件,其不但支持一般的采集任務,還能夠完成自檢、校正功能;然后采用本文提出的DCNM方法,分別對標準的高頻信號、掘進爆破信號進行測試與跟蹤,并與傳統(tǒng)測試方法