介绍了时差法测量矿井风速的基本原理,提出了使用一对超声波换能器完成矿井风速测量的方法,设计了基于该方法的矿用超声波风速传感器;基于DSP处理器,设计了相关的外围电路接口,采用环氧树脂浇封部分电路的方法进行本质安全处理。通过试验表明,风速测量范围达到0.2~40 m/s,在0~25 m/s的风速范围内,测量误差均控制在±0.25 m/s之内。

针对液压支架姿态测量采用多个有线传感器具有通信电缆多、布置困难、故障点多、维护量大等问题,设计了一种具有微功耗、高精度、电池供电、无线通信兼有有线通信等特点的矿用无线姿态传感器。该传感器由高精度双轴角度测量单元、高精度A/D差分转换器、高精度数字温感器等组成,利用其可得出当前设备的水平面倾斜角度和俯仰角度数据,通过相应的补偿算法提高了传感器的精度,数据通过无线的方式上传到多功能终端。实际应用表明,该传感器安装布置简便、稳定性好、测量精度高。

目前矿用传感器多以LED数码管显示为主,并不能适合多参数传感器显示的需要。为解决显示问题,采用定制的LCD显示屏,作为矿用多参数传感器的显示单元,进行了传感器的研发设计;并对LCD屏硬件电路及其控制编程进行了说明。彩色LCD屏清晰度高,显示内容更加丰富,在煤矿现场得到了很好的应用。

针对现有馈电状态传感器需要进行接地处理且易受干扰的问题,提出非接地式矿用馈电状态传感器设计方案。该传感器将信号探头包裹在负荷侧线缆上,并采用屏蔽层对极板进行防干扰处理,保证了极板和信号处理电路采用相同的参考地,能够在不接地的情况下准确检测出馈电状态。 在矿井环境中，确保设备馈电状态的准确检测对于保障作业安全至关重要。传统的矿用馈电状态传感器在应用过程中存在接地问题和抗干扰能力差的缺陷，这不仅增加安装难度和成本，还可能因为电磁干扰而导致误判，对矿井作业人员安全造成威胁。黄春在《非接地式矿用馈电状态传感器设计》中提出了一种创新的设计方案，其核心为将信号探头直接包裹在负荷侧线缆上，并通过屏蔽层防止电磁干扰，显著提升了传感器在复杂矿井环境下的稳定性和可靠性。 非接地式矿用馈电状态传感器设计的核心亮点在于其独特的信号探头安装方式。与传统传感器需要将线缆接地不同，这一新型传感器利用线缆本身作为探头的一部分，极大地简化了安装过程并降低了成本。该传感器通过特定的探头设计，直接从电缆获取电场信号，无需额外的接地操作，避免了因接地不当带来的潜在危险。此外，屏蔽层的运用为极板提供了有效的防干扰措施，保证了信号的准确性和可靠性，即使在非接地的工作环境下也能正常工作。 在技术实现方面，该传感器采用接触式电场感应原理，通过探头内极板感应馈电线缆产生的电场变化，进而判断馈电状态。在馈电电缆不通电时，探头感应到的电位差非常小，但当电缆通电时，电场不平衡导致探头检测到的电压发生变化，通过信号处理电路进行差分放大，从而实现对馈电状态的准确判断。这一过程确保了传感器即便在复杂电磁环境中也能保持高精度和高稳定性。 该研究的意义在于显著提高了矿井馈电状态监测的可靠性，并有效降低了由接地不当引发的安全风险，对于矿井作业的安全保障具有重要意义。此外，简化了的安装和维护流程，大大提升了现场操作的便捷性和效率。由于该传感器对环境干扰的抗性高，能够在更宽泛的环境下稳定工作，这对于推动煤矿安全生产的自动化水平具有深远的影响。 在行业政策和技术发展背景下，这种非接地式矿用馈电状态传感器满足了《煤矿安全规程》的相关要求，为井下设备的开关负荷侧提供了一种有效的断电状态监控方法。此举有助于防止因馈电状态误判引发的安全事故，是矿井安全监控领域的一次重要技术进步。同时，该技术受到了国家物联网发展专项资金的支持，预示着它有潜力在未来得到更广泛的应用和推广，推动我国煤矿安全监控技术和无线通信技术的发展，为煤炭行业安全生产贡献重要力量。

煤矿通风质量直接关系到井下工作面开采和掘进的安全,为保证进风质量,提出了一种基于微差压原理的矿用风筒风量传感器设计方案,主要采用基于M3内核的ADI微处理器ADUCM361控制整个系统的运行,内部集成的24位ADC采集经过微差压探头输出的信号,将其转换为相应的风速及风量值。着重介绍了风量检测原理、系统的硬件组成及软件设计。该设计方案已在煤矿现场得到了应用,满足了相关标准及用户的需求。

针对传统采用电化学式探头的氧气浓度传感器受温度影响大,输出易漂移,寿命短的问题,设计利用荧光猝灭式探头,研制了一种新型矿用氧气浓度传感器。该传感器以嵌入式微处理器为控制核心,利用WiFi通信模块,实现了测量数据及操控命令的无线传输。传感器自带温度补偿,测量精度高,输出稳定,探头寿命较电化学式高出1倍以上,且完全符合RoHS标准。

为了加强在日常安全生产工作中对矿用电机故障的有效排查,避免因设备电机损坏影响生产效率造成的经济损失,从电动机运行中的电压、电流、转速、温度、振动强度等参数进行分析,特设计了一种基于单片机PIC16F877A的电动机运行安全综合监测系统,从而实现矿用设备电机运行安全综合监测,确保通过监测有效地限制设备损坏率和避免故障扩大化,保证整个动力设备的正常运行作业。

矿用钢丝绳在运行过程中会发生表面断丝翘起现象，可能导致运行中的钢丝绳把探伤仪孔壁划伤或带走的情况，甚至会对钢丝绳造成二次伤害，影响检测结果。针对该问题，基于超声波测距及强磁检测原理，设计了一种矿用钢丝绳损伤检测系统。该系统采用超声测距装置检测钢丝绳表面断丝翘起高度，若检测值超过限定距离则发出报警，若检测值未超过限定距离，则由强磁检测装置进一步探测钢丝绳损伤情况。测试结果表明，针对设置的20,30,35 mm钢丝绳表面断丝翘起高度，该系统的检测误差基本上不超过±2 mm，从而验证了该系统可有效、准确地检测钢丝绳表面断丝情况及断丝翘起高度，避免了表面断丝翘起过高对强磁检测装置等造成损伤。

针对现有煤矿井下精确人员定位系统采用大量有线通信线缆导致部署困难、成本高及紧急情况求援时智能化程度低等问题,设计了一种矿用智能精确人员定位系统。该系统中读卡器采用基于超宽带定位技术的到达时间测距方法准确获取人员标签位置,数据集中器通过LoRa无线通信技术收集读卡器采集的人员标签信息并上传至分站,地面监控中心根据分站上传的数据,在井下人员失去手动触发求救按钮能力时,通过紧急状况处理方案自动报警并通知管理人员。实测结果表明,该系统定位精度为1m,可在2km以内实现误码率小于5%的无线数据可靠传输,在井下人员失去手动触发求救按钮能力时自动报警率达93.5%以上。

设计了矿用离心风机故障诊断在线监测系统。该系统由传感器模块、信号采集模块、网络传输模块以及上位机等组成,通过传感器对风机的多种模拟、数字信号进行采集,采用以太网通信模块将监测的信息远程传输至监测上位机,并根据诊断算法实现矿用离心风机的在线故障诊断。