本文關(guān)鍵詞：用于煤與瓦斯突出的三維電磁輻射探測系統(tǒng)研究

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【摘要】：煤炭一直是我國發(fā)展社會(huì)經(jīng)濟(jì)和國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。但是也可以清楚得看到，在我國每年都會(huì)發(fā)生多起煤礦安全事故。由于煤礦開采環(huán)境的復(fù)雜性，每發(fā)生一起事故所造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失都是巨大的。在煤礦事故中，最為嚴(yán)重的是煤與瓦斯突出事故，占煤礦總事故的30%以上。特別是最近幾年，礦井的開采深度越來越深，開采環(huán)境越來越復(fù)雜難測，從而使煤與瓦斯突出事故發(fā)生得概率和強(qiáng)度加大，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失等呈明顯遞增的趨勢。調(diào)查研究表明，這種事故現(xiàn)象在發(fā)生之前沒有準(zhǔn)確預(yù)測的主要原因是目前對煤與瓦斯突出預(yù)測技術(shù)仍然采用的是靜態(tài)預(yù)測法。研究表明，靜態(tài)預(yù)測法的準(zhǔn)確性不是很高，，易受煤巖體結(jié)構(gòu)和開采周圍環(huán)境的影響。本文研究了一種基于AR模型預(yù)測煤與瓦斯突出的3D電磁輻射預(yù)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)了實(shí)時(shí)、無接觸和不受地域限制的預(yù)測預(yù)報(bào)等優(yōu)點(diǎn)，并可解決現(xiàn)有瓦斯鉆孔預(yù)測存在的非全局、非實(shí)時(shí)、非動(dòng)態(tài)、費(fèi)用高的不足。本論文主要研究以下內(nèi)容： （1）研究煤與瓦斯突出時(shí)電磁輻射信號(hào)的傳播規(guī)律和特征，從而分析根據(jù)電磁輻射監(jiān)測煤與瓦斯突出技術(shù)的可行性。 （2）為了達(dá)到煤與瓦斯突出預(yù)測系統(tǒng)的總體要求和實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能，研究設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體框架。同時(shí)，根據(jù)煤與瓦斯突出預(yù)測需要快速、準(zhǔn)確的要求，給出了一種三個(gè)空間相互垂直的偶極子天線感應(yīng)探測電磁輻射信號(hào)。并且利用超外差接收的原理，通過混頻、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等完成感應(yīng)電磁輻射信號(hào)的處理。從理論技術(shù)的角度詳細(xì)研究了數(shù)據(jù)采集原理。 （3）詳細(xì)介紹了三維電磁輻射監(jiān)測儀系統(tǒng)的構(gòu)成。監(jiān)測儀包括信號(hào)采集和數(shù)據(jù)分析處理兩大部分。信號(hào)采集電路由超外差接收機(jī)電路、射頻前端電路、放大電路、帶通濾波器以及A/D轉(zhuǎn)換電路等組成；數(shù)據(jù)采集和分析處理則是有放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、實(shí)時(shí)處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、FPGA、存儲(chǔ)器、微處理器等組成。另外，光纖轉(zhuǎn)USB裝置組成數(shù)據(jù)通信裝置，使監(jiān)測儀與計(jì)算機(jī)相連接，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)中的軟件系統(tǒng)中，從而進(jìn)行進(jìn)一步分析處理和預(yù)測。 （4）對本文研究設(shè)計(jì)的煤與瓦斯3D電磁輻射預(yù)測系統(tǒng)進(jìn)行了初步的軟硬件調(diào)試，調(diào)試結(jié)果表明：該系統(tǒng)運(yùn)行正常，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集和動(dòng)態(tài)預(yù)測，達(dá)到預(yù)期的功能要求。
【關(guān)鍵詞】：電磁輻射 煤與瓦斯突出 偶極子天線 AR模型
【學(xué)位授予單位】：貴州師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD713.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-12
• 1.1 選題的目的及意義9
• 1.2 國內(nèi)外關(guān)于煤與瓦斯突出預(yù)測的常用方法9-10
• 1.3 煤與瓦斯突出監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀10-11
• 1.4 本文研究的目標(biāo)及主要內(nèi)容11
• 1.5 論文組織結(jié)構(gòu)11-12
• 第二章 煤與瓦斯突出產(chǎn)生的電磁輻射現(xiàn)象12-15
• 2.1 受載煤巖體破裂產(chǎn)生電磁輻射的原理12
• 2.2 伴隨產(chǎn)生的電磁輻射信號(hào)傳播規(guī)律及其衰減特征12-14
• 2.3 分析使用電磁輻射技術(shù)監(jiān)測煤與瓦斯突出的可行性研究14
• 2.4 本章小結(jié)14-15
• 第三章 煤與瓦斯突出預(yù)測系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)15-32
• 3.1 煤與瓦斯突出預(yù)測系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)15-16
• 3.2 電磁輻射信號(hào)監(jiān)測儀的系統(tǒng)構(gòu)成16-19
• 3.3 軟件的組成及功能19-30
• 3.3.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和顯示20-29
• 3.3.2 AR 模型預(yù)測數(shù)據(jù)的顯示29-30
• 3.4 數(shù)據(jù)誤差分析30-31
• 3.5 本章小結(jié)31-32
• 第四章 煤與瓦斯突出預(yù)測的 AR 模型算法32-50
• 4.1 AR 模型簡介32
• 4.2 AR 模型方法原理32-33
• 4.3 AR 模型階數(shù)確定方法33-37
• 4.3.1 FPE 準(zhǔn)則(最小預(yù)報(bào)誤差準(zhǔn)則)34-35
• 4.3.2 AIC 準(zhǔn)則(最小信息準(zhǔn)則)35-36
• 4.3.3 AR(p)模型的 AIC 準(zhǔn)則具體形式36
• 4.3.4 BIC 準(zhǔn)則36-37
• 4.4 模型參數(shù)估計(jì)37-43
• 4.4.1 最小二乘估計(jì)(LS)法37-41
• 4.4.2 最小方差估計(jì)法(LMS 估計(jì))41-43
• 4.5 C#語言與 Visual Studio 2010 開發(fā)工具簡介43-44
• 4.5.1 C#語言簡介43
• 4.5.2 Visual Studio 2010 開發(fā)工具43-44
• 4.6 AR 預(yù)測模型的程序設(shè)計(jì)44-49
• 4.7 本章小結(jié)49-50
• 第五章 總結(jié)與展望50-52
• 5.1 論文總結(jié)50
• 5.2 展望50-52
• 參考文獻(xiàn)52-54
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果54-55
• 致謝55-57

【參考文獻(xiàn)】

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10 張劍英,馬姍姍,陳治國;煤與瓦斯突出電磁輻射的監(jiān)測及應(yīng)用[J];數(shù)據(jù)采集與處理;2004年01期

本文編號(hào)：1130723