煤礦生產(chǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)校正.pdf

1、隨著我國(guó)煤炭工業(yè)數(shù)字化進(jìn)程的推進(jìn),安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)的范圍不斷擴(kuò)大,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求越來(lái)越嚴(yán)格。微震、超聲波、雷達(dá)、聲納、紅外、光纖等各種技術(shù)系統(tǒng)陸續(xù)引入到煤礦生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過(guò)程中。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(cè)數(shù)據(jù)的校正方法研究,涉及到監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)獲取單元的模型建立、準(zhǔn)確測(cè)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(cè)設(shè)備的性能,確保其獲取精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),利于煤炭生產(chǎn)安全。
　　煤

2、礦安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)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(biāo)有多種,比較關(guān)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(guò)對(duì)礦用幾類典型設(shè)備的數(shù)據(jù)獲取單元進(jìn)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(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)來(lái)同時(shí)反映靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能,并推導(dǎo)了其與其它參數(shù)關(guān)系的表達(dá)式,給出仿真測(cè)試結(jié)果。
　　針對(duì)煤炭安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)及時(shí)、準(zhǔn)確數(shù)據(jù)流的要求,在對(duì)數(shù)據(jù)獲取單元

3、的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)測(cè)試方法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,提出了改進(jìn)的加權(quán)最小二乘法動(dòng)態(tài)曲線的擬合測(cè)試方法,推導(dǎo)出了直方圖測(cè)試方法中對(duì)采樣頻率、采樣數(shù)據(jù)量進(jìn)行約束的公式,利用Cramér–Rao對(duì)測(cè)試信號(hào)的有效性進(jìn)行了估計(jì)。
　　針對(duì)煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)備需要自檢功能的問(wèn)題,提出一種適合煤礦監(jiān)測(cè)設(shè)備短時(shí)自檢方法,即基于非線性的斜坡碼時(shí)測(cè)試方法,通過(guò)對(duì)斜坡信號(hào)的非線性解析,推導(dǎo)出煤礦生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)機(jī)自檢算法公式,誤差分析可知,輸入信號(hào)的非線性項(xiàng)可以被估

4、計(jì)出來(lái),仿真及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明該方法所需測(cè)試數(shù)據(jù)占據(jù)存儲(chǔ)空間小,測(cè)試時(shí)間短,但有與直方圖測(cè)試方法相當(dāng)?shù)臏y(cè)試精度,能實(shí)現(xiàn)煤礦監(jiān)測(cè)設(shè)備的自檢功能。
　　針對(duì)煤礦監(jiān)測(cè)設(shè)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(cè)的精度問(wèn)題,對(duì)Dither信號(hào)的特性展開(kāi)分析,挖掘出其對(duì)煤礦生產(chǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)獲取單元的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能具有補(bǔ)償作用,在此基礎(chǔ)上提出了基于Dither的數(shù)據(jù)校正方法,并設(shè)計(jì)出復(fù)雜的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)性能校正框架。通過(guò)將Dither

5、校正方法與Volterra級(jí)數(shù)校正方法、糾正矩陣校正方法等從校正時(shí)間、校正算法的綜合對(duì)比,表明該方法具有易于實(shí)現(xiàn)的特性,適合煤礦生產(chǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)備在線或離線校正,并具有較好的測(cè)試精度。
　　在對(duì)目前存在的幾種不同校正方式的優(yōu)缺點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上,將礦山監(jiān)測(cè)設(shè)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(shù)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(gòu)成糾正矩陣的三個(gè)組成部分對(duì)糾正矩陣構(gòu)成的影響、糾正矩陣校正的限制條件,驗(yàn)證了二維糾正矩陣校正的可行性,進(jìn)而建立了校正有效性的評(píng)價(jià)方法;仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 DCNM方法可以有效的改善系統(tǒng)的性能。
　　最后設(shè)計(jì)并制作了可用于地礦勘探的雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取高速采集硬件,其不但支持一般的采集任務(wù),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(duì)標(biāo)準(zhǔn)的高頻信號(hào)、掘進(jìn)爆破信號(hào)進(jìn)行測(cè)試與跟蹤,并與傳統(tǒng)測(cè)試方法