一、煤矿井下电子设备防电磁干扰的方法（论文文献综述）
陈金健[1]（2021）在《井下带式输送机智能巡检机器人无线充电系统研究》文中研究指明带式输送机是煤矿开采过程中重要的运输设备,用于井下的带式输送机存在输送距离长、环境恶劣、工作量大等特点。随着信息技术的发展,智能巡检机器人逐渐代替人工成为带式输送机常用的巡检手段,但是巡检机器人的传统接触式有线充电方式存在众多安全隐患。因此,为解决智能巡检机器人在井下的充电问题,本文研究设计一套井下无线充电系统,保证智能巡检机器人的续航时间,提高巡检机器人的充电效率,从而实现巡检机器人高效工作。本文主要研究内容如下:一、分析目前三种主流的无线电能传输技术,研究无线电能传输在各个领域内的应用现状,根据巡检机器人井下充电的设计需求,结合井下工作环境,对井下无线充电系统进行总体方案设计,确定磁耦合谐振式无线电能传输技术为井下无线充电系统的技术支撑,说明系统的基本构成和工作原理,设计了系统无线通信功能和巡检机器人自主充电功能。二、对井下无线充电系统的传输特性进行理论研究和优化。确定磁耦合机构采用串联谐振结构、两线圈模式和S-S型补偿网络,建立系统等效电路模型,推导出系统的输出功率和传输效率公式,分析影响系统传输效率的关键参数,利用Matlab仿真软件分别研究系统谐振频率、线圈耦合系数和负载阻值与井下无线充电系统传输特性的关系,通过遗传算法和粒子群算法的寻优对比,将改进的自适应粒子群优化算法应用到系统参数寻优中,得出一组参数最优值,以提高系统的传输效率。三、对井下无线充电系统的磁耦合机构进行优化制作。利用Ansys Maxwell电磁仿真软件分析计算线圈的磁场分布和耦合系数,确定采用平面双圆盘结构线圈,且确定线圈的匝距、半径和匝数等绕制参数。研究了线圈偏移对井下无线充电系统传输效率的影响,通过粒子群优化算法对线圈偏移进行优化。为磁耦合机构设计了铝制外壳搭配平面铁氧体磁芯的屏蔽装置,即起到了屏蔽电磁干扰的作用,又达到提高系统传输效率的目的。根据磁耦合机构的优化设计,制作磁耦合机构实物,并测试线圈的相关电气参数,为后期仿真和实验提供参数依据。四、设计了系统电路部分和充电控制策略,通过对Buck变换电路采取双环PID控制来实现功率的调节,利用Matlab/Simulink仿真软件,建立系统模型并分析仿真结果,证明了井下无线充电系统的可行性。搭建井下无线充电系统整体样机,进行功能测试实验,表明系统电路运行无误,可以实现无线充电功能。分别进行最佳工作频率测试、最佳传输距离测试、线圈偏移测试,分析工作频率、传输距离、线圈偏移对系统传输效率的影响,验证仿真的正确性,得到系统运行的最佳传输距离为H=6cm,从而实现提高巡检机器人充电效率的目标。
张晓炜[2]（2021）在《RKSF-RUKF辅助误差抑制的煤矿井下人员定位研究》文中研究表明煤炭在我国一次能源生产和消费结构中占有主要地位。煤矿人员定位系统作为“安全避险六大系统”之一,在煤矿生产管理和事故应急救援中发挥了重要作用,但目前我国主流煤矿人员定位方法误差较大。因此深入研究煤矿井下人员定位误差的成因及抑制方法,对提高矿井人员定位准确性、保障煤矿安全生产具有重要意义。本文以煤矿井下人员定位方法为研究对象,在分析对比目前主流无线定位方法后,以时间到达法（TOA）的测距方法为基础,首先对该方法下的测距误差进行深入分析,在采用双边双路通信方式下,得出非高斯分布的非视距误差（NLOS）是人员测距误差的主要来源;为抑制非视距误差对测距结果的影响,提出以高斯和滤波理论为基础的鲁棒卡尔曼和滤波（RKSF）测距优化方法。其次分析巷道特殊几何尺寸对传统人员定位方法的影响,在长宽比趋于无穷的巷道环境中,定位误差主要由巷道径向方向承担;为适应巷道定位误差的这种特点并增强定位算法对异常观测的鲁棒性,提出以假设检验为基础的鲁棒无迹卡尔曼滤波（RUKF）定位优化方法。最后构建基于RKSF-RUKF模型的煤矿井下人员定位方法。为验证所提方法的有效性,设计并实现基于机器人操作系统（ROS）和Gazebo平台的仿真实验,对煤矿井下定位中常见的三种场景进行对比分析。经仿真实验,在视距环境下,本文方法与传统方法差距不大;在非视距环境下,本文方法具有较好的误差抑制能力,验证了本文方法的有效性,为提高矿井人员定位精度、保障煤矿安全高效生产、辅助矿井应急救援,提供了一定借鉴意义。
辛中华,张晓冬,刘涛,陈贺,张子良,苏珂嘉[3]（2020）在《井下电磁干扰特性及智能设备电磁兼容标准研究》文中指出随着煤矿智能化的快速发展,对设备的电磁兼容可靠性提出了更高要求。新型井下安全监控系统在应用中被干扰的问题仍偶有发生,为使智能化矿井的通信、控制设备在井下不受电磁干扰的影响从而可靠工作,调查了多家煤矿,研究了产生干扰的原因,并对主要设备的干扰情况进行现场测试,分析了现场测试数据,总结了煤矿井下电磁环境的特点,提出了井下设备面临的电磁干扰类型和参数:低频干扰、射频辐射耦合的传导干扰、电压跌落与中断、辐射干扰等。变频器的骚扰电压高达90dBμV,超过了该频段标准限值。在靠近变频器输出的位置高频段辐射干扰场强甚至接近30 V/m,达到辐射抗扰度4级水平; 50 Hz工频磁场强度达到了0.19μT,接近危险值。电压跌落和变化在井下电网中频繁出现,通过电源线冲击智能化设备的工作稳定性。基于现场电磁环境的测试结果结合现有智能设备的测试标准,建议系统全面地考虑电磁兼容问题,增加射频场感应的传导抗扰度试验、磁场抗扰度试验、电压跌落试验等作为智能控制设备测试补充。并根据煤矿井下智能设备电磁兼容水平的特性,提出了智能设备电磁兼容标准体系,包括稳态和瞬态的干扰参数和项目,通过使用不同标准的参数组合对整个频段进行覆盖。同时建议瞬态抗扰度试验应考虑井下实际应用场景区域、干扰形式、设备的敏感性来确定试验等级。
陈辉,田子建,陆奎,梁喆,王仲根[4]（2019）在《煤矿井下水泵电动机设备瞬态电磁辐射骚扰研究》文中研究说明针对煤矿井下启停高压大功率电动机设备产生的瞬态电磁干扰问题,分析了工频交流电动机设备启停过程引起的瞬态电磁辐射产生机理,结合井下机电设备特点以及井下特殊环境,研究了井下电动机设备瞬态电磁辐射的主要辐射途径和测试要求,并对井下电磁启动器启停水泵电动机产生的瞬态电磁辐射骚扰进行了现场测试。测试结果表明:水泵电动机启停阶段的电磁辐射频谱较宽,幅值频谱主要集中在100 MHz以内,尤其在1～10 MHz范围内辐射电场强度达到最大,100 MHz以上仍然有明显的噪声突起,但辐射强度较小。研究结果可为进一步研究和治理井下瞬态电磁辐射干扰提供参考和依据。
陈曦[5]（2019）在《准谐振反激式矿用隔爆兼本质安全型开关电源的设计》文中进行了进一步梳理矿用隔爆兼本质安全型电源是煤矿井下综采系统的动力核心,承担着井下各类设备的直流供电,电源的性能直接影响到矿井生产的效率和稳定,更关系到工作人员的人身安全。煤矿井下环境非常恶劣,电源本安性能的规定十分严格,这在一定程度上限制了本安电源的带载能力,进而使所带设备出现掉电、重启等不良现象。本课题来源于北京天地玛珂电液控制系统有限公司的“自产电源成果转化及高可靠性本安电源研究”项目。针对井下矿用电源所存在的问题,论文通过分析问题的根源,制定了相关性能的提升措施。结合煤矿井下电源的工作环境,为满足实际需求,论文制定了“准谐振反激式矿用隔爆兼本质安全型开关电源”的设计方案。首先,论文选用ST公司生产的开关电源多模式控制器L6566B作为控制芯片,设计准谐振反激式开关电路,采用软开关技术实现了高效率、低EMI。为提升电源的本安性能,论文选用Linear公司开发的高电压浪涌控制器LT4363IMS-2设计本质安全栅电路,该电路结构简单,一致性好,能够快速响应负载端的过压、过流故障,提升了本安电源的可靠性。最后,为实现电源隔爆性能,论文设计了隔爆兼本质安全型电源的隔爆外壳。结合矿井综采自动化工作面出现的问题,对电源进行仿真和实验,进一步验证了设计的可行性。测试结果表明:该电源输入电压范围宽、纹波小、效率高、本安性能优良。在井下工业性试验过程中,电源安装方便,现场设备可靠、稳定地运行。该矿用隔爆兼本质安全型电源满足煤矿井下工作面的应用需求,具有一定的推广使用价值。
王勇[6]（2018）在《煤矿救灾机器人井下可视导航技术研究》文中研究说明煤矿地理区域范围大、井下巷道蜿蜒曲折且交叉众多、灾后巷道严重破坏造成地形复杂崎岖、灾后空气中不均匀的分布着爆炸性气体和粉尘、视觉环境黑暗潮湿、地下环境极大限制了无线通讯,这些环境因素对机器人的行走和导航造成了极大的困难。经过多年的努力,中国矿业大学在煤矿救灾机器人的防爆设计、行走机构的研究上获得了大量的成果,并通过重大项目的应用示范,获得了煤矿安全的认证,基本解决了煤矿救灾机器人的井下遥控行走问题,然而在井下导航上还缺乏深入研究,因此本文以采用可视化技术提高煤矿救灾机器人的导航能力为目标展开研究工作。首先,对煤矿井下的环境结构特点展开研究工作,包括巷道的灾前灾后的结构及地形特点、巷道内的视觉环境特点、巷道内的电磁环境特点三个方面。根据煤矿整体结构特点,本文将煤矿救灾机器人的整个救援流程划分为五个阶段进行分析,总结出不同阶段井下导航所面临的环境限制并提出相应的对策。根据零照度、粉尘和潮湿等井下视觉环境特点,分析其对视觉传感的影响。根据煤矿井下巷道结构以及存在各种设备造成的特殊电磁环境,分析巷道内电磁干扰和无线通讯特点对机器人的影响。其次,针对煤矿救灾机器人回传视频受到井下视觉环境因素影响而产生图像劣化的问题,提出采用图像增强的方式提高机器人的可视能力。主要包括:采用灰度直方图拉伸及均衡算法解决零照度问题;暗通道去雾算法解决粉尘、烟雾干扰问题;采用图像稳像算法解决机器人行走中的颠簸造成的图像抖动问题;采用热成像仪侦测生命体及发热设备;采用深度相机侦测井下的地形结构。再次,针对机器人行走在煤矿井下大区域空间内的位置可视化问题,采用虚拟现实技术实现整个煤矿矿井的三维可视化显示,并在其中标识出机器人的实时行走位置和空间行走轨迹。除了煤矿的整体三维模型,本文还采用模块化堆砌技术实现了煤矿井下灾害区域巷道模型的快速搭建,结合预埋RFID标签和反光标志牌识别等方法解决井下大地理区域的定位问题。利用改进的A*算法在虚拟三维空间中实现路径导航,结合机器人的视频遥控导航,实现了机器人的三维可视导航。再次,实现了虚实结合的可视导航试验平台,解决了试验样机因为由于安全和法规限制无法下井开展大量试验工作的问题。整个平台分为三个主要部分:可视导航算法的移动试验平台、虚拟可视导航试验系统、光学动作位置捕捉系统平台,平台将物理机器人及传感器、虚拟机器人及传感器相结合并进行了联调。最后,为了验证可视导航研究中的虚拟实验平台以及视频增强算法的可行性和有效性,本文进行了三项综合实验,分别是井下视觉环境虚拟实验、应用示范中的可视化导航实验和巷道内虚拟现实辅助可视导航试验。综上所述,本文通过对煤矿救灾机器人井下可视导航关键性技术的研究,提供给煤矿救灾机器人井下导航一些新的思路。
刘旭东[7]（2017）在《煤矿井下电力电子设备电磁干扰的研究》文中研究指明持续改进的现代化的煤炭企业,大量的现代电子设备广泛应用于煤矿企业各种领域的,但是,如何让这些电子设备在复杂的电磁干扰环境中安全可靠工作是个问题。本文对电磁干扰的来源和传播路径进行了分析,重点研究了如何有效地预防或抑制电磁干扰的措施。
王冰纯[8]（2016）在《基于2n伪随机序列的矿井电法监测系统研制》文中研究说明随着煤炭开采深度逐步增加,水害威胁进一步加剧。为了深入研究煤矿突水机理并有效预防突水灾害,本文论述了基于2n伪随机序列作为人工场源的矿井电法监测技术,研制了电法监测系统。系统利用光纤和井下工业环网实现地面远程通讯,并将监测数据回传地面处理分析,以监测工作面顶底板的含水、导水构造在采动影响下的动态变化过程。本论文介绍了监测系统技术方法、工作原理、可靠性设计、抗噪声设计等方面的研究工作。监测系统人工场源采用2n伪随机序列编码方案,利用2n伪随机序列在时域及频域的特点,可一次测量获得多个频点的数据,为实现动态探测不同地层深度的电阻率信息提供了技术手段,大幅度提高了监测效率。在监测系统的设计中采取了多种措施提高系统的数据采集效率和微弱信号的检测能力。数据采集系统采用8路独立全隔离的并行数据采集模块,电极控制系统采用基于STM32的嵌入式工控模块控制接收电极和发射电极的切换,实现了单次发射场源信号时,多个接收电极信号的同步采集,缩短了探测时间,提高了监测数据的一致性。信号采集电路采用基于FPGA控制的24位高精度A/D转换器以提高系统开发的灵活性和信号分辨率;信号调理电路采用高输入阻抗、高共模抑制比的两级可控增益仪表放大器并设计50Hz陷波电路以减小共模干扰和工频干扰对采集信号的影响;电源系统采用低噪声、隔爆兼本安的线性电源为监测系统供电以减小仪器自身噪声;在数据处理方面,采用基于2n伪随机序列的功率谱相关辨识技术以压制随机噪声干扰。研制的监测系统进行了性能测试及野外试验,结果表明系统工作稳定、小信号识别能力强、采集的数据可靠,达到了设计目标。
杨嘉如[9]（2015）在《煤矿井下电子设备电磁干扰的预防》文中研究说明煤矿井下的电子设备会受到电磁干扰的严重影响,为了使煤矿井下的电子设备能够发挥正常的作用,避免发生安全事故,必须采取有效的措施来预防煤矿井下电子设备的电磁干扰。文章对电磁干扰的来源和传播途径进行了介绍,并以此为基础提出了煤矿井下电子设备的电磁干扰预防措施。
薛晓[10]（2015）在《井下WSN节点自供能与功耗优化关键技术研究》文中研究说明无线传感器网络已在多个领域发挥了重要的作用,但在煤矿井下的应用并不顺利,很多研究仍然停留在实验室阶段,其主要原因是能源供给问题,主要表现在以下两个方面：（1）无线传感器供电方式：无线传感器利用电池供电,然而电池却有寿命周期,而使用传统的有线供电方式则失去了无线传感器的灵活性,且大大增加了成本；（2）无线传感器网络节点对能量的需求大：由于节点担负着数据采集和发送的任务,自身的功耗过大,所需能量也大,此时传感器节点有限的能源变得至关重要,当能量的需求脱离有线供电的时候,这一问题尤为突出。所以,需要研究井下自供能系统,将井下的自然资源转化成微能量为优化后的低功耗无线传感器节点供电,保证其正常工作。目前,国内外还没有关于井下无线传感器网络（WSN）自供能功耗优化关键问题的相关研究报道,本文针对井下复杂环境内无线传感器的供电问题、井下电磁环境中的节点设计匹配问题、节点的能耗管理与优化问题,从开源和节流两个方面分别进行较为系统的研究,具体的研究工作如下：首先,对井下能量资源进行了具体分析,找到了适合为井下WSN节点供电的振动能和风能。本文通过实验对各种环境能量的特点、功率大小进行测试,测试结果显示,井下可以利用的环境能量主要有温差能、噪声能、电磁能、振动能和风能。但是,由于井下温度基本恒定,最大温差为4摄氏度左右,温差过小,所以利用温差发电不适合井下；由于井下设备在生产过程中的机械摩擦振动等会产生大于90分贝的噪声,且该能量在生产过程中持续存在,符合噪声发电的要求,但是由于噪声是伴随生产所产生的,当生产停止时,噪声就无法产生,并且噪声能量的转化技术不成熟,且输出稳定性差,因此不符合能量转化要求；煤矿井下的电磁场从电磁辐射角度来看符合发电的需求,但由于目前技术成熟的煤矿井下很多电缆都是金属铠装的,这样大部分电磁能量被屏蔽了,因此不符合发电的要求；井下机电设备运行时均会有振动产生,且在工作面和井下硐室中振动相当普遍,经分析发现,该能量可以满足井下硐室及开采面的能量采集；同时井下本身有强制通风的需求,风速稳定,方向性单一,且风力发电结构简单,所以可以为井下大部分无线传感器设备提供电源。其次,在上述实验测量的基础上,对井下风能自供电WSN节点的能量供给单元进行了深入研究,重点解决了两个问题：在减少发电机自身功耗的基础上进行最大功率点追踪和匹配后端的WSN节点负载。具体的,对于运行在低风速且空间有限的微型风力发电系统,风力发电机产生的电压峰值为1-3V,传统的二极管此时不能满足这种环境,本文提出用MOSFET替换传统的二极管,以实现在非常低的电压中提高DC-AC的转换效率；为了提高发电机的发电效率,本文采用一种新的MPPT方法,其原理是控制有效的负载阻抗,计算风力发电机内部的源阻抗,以实现源和负载之间良好的阻抗匹配,使收集的电能总处于其运行风速的最大值；在此基础上,采用改进型自适应滑模控制理论提高MPPT的响应速度及质量,测试结果显示,当系统采用滑模控制算法时,可以对最大功率点进行有效追踪,就算风速有所变化,系统依旧能够对最大功率点进行迅速追踪。这种算法与其他情况相比,最主要的特点是稳定后的系统在追踪到最大功率点时波动非常小；最后,将自适应电压调节技术的超低功率管理策略应用于井下WSN节点,利用闭环控制的方法灵活调整内核处理器的电压,使其对整个电路进行监控管理。实验结果显示在模拟矿井的风速下,风力发电机收集的转化效率从2.5%提高到9.6%,自适应电压调节技术能降低节点64%的能耗,其产生的能量能够满足驱动无线传感器的需要,并且附加的能量保障模块（电池或超级电容）充电系统工作正常,满足了项目中对能量来源的设计需求。再者,为了弥补井下风能的不足,根据井下设备的振动特点,本文构建了适合井下使用的压电陶瓷换能器机电模型。根据现有研究推导出了压电陶瓷片在压力载荷作用下获得的可用电能公式,以及在具体边界条件、压电覆盖条件和电极条件下电流和电压的表达式；同时,为了提高压电能量转换器的转换效率,本文对电阻阻抗匹配的方法进行了研究,通过改变传感器输出阻抗的方法来控制电流并进行仿真,仿真结果表明,如果多层换能器的最佳阻抗下移40倍,则输出功率是生成功率的两倍。利用这一结果,对采集电路进行了优化设计,使其可以调节换能器的负载阻抗,增大输出功率及输出电流。同时,通过振动发电点亮LED灯阵,以及给超级电容充电实验。实验结果显示,当阻抗不完全匹配时,能量损失几乎达到50%。在此基础上,提出在理想负载条件下实现无能量损失最大功率压电换能器电路,该电路假设输出阻抗为50Ω,利用这一参数,通过对压电换能器输入和输出的信号进行测量,结果显示,其转化效率峰值为95%。通过上述的仿真和实验可以充分显示,该种能量收集方法完全满足井下无线传感器供电要求。同时,鉴于井下环境能量比较微弱。本文对通信的频段、天线参数和通信效率进行了改进和优化,降低自供电模块的负载,实现节流的目的。通过对WSN节点功耗进行优化,仿真结果发现,发射天线的能耗在WSN节点整体能耗中占据相当大的比例,选择合适的频段及天线可以降低其能耗。煤矿井下机电设备众多,电磁波在井下的传输也跟地面不同,本文首先采用时域和频域联合测量的方法,对井下煤矿进行电磁干扰实验研究。结果显示,井下电磁辐射无论是低频、高频还是瞬态干扰,干扰主要集中在500MHz以下；同时,利用矿井巷道中频率资源的优势,建立了矿井巷道宽带电磁波传播统计模型,研究了不同频点的宽带电磁波沿矿井巷道传输时的衰落、时延扩展特性以及巷道的截面、弯曲等对这种特性的影响：研究了使用有限元方法求解有损介质理论所需要解决的问题,提出巷道的表面阻抗概念,并根据巷道的实际条件计算出巷道有损介质波导的边界条件；利用有损波导理论的数值解修正经典理论的解析解近似误差,提出修正公式,建立矿井巷道宽带电磁传播统计信道模型。为了验证矿井巷道的信道特性以及调制技术对无线通信性能的影响,在非煤矿进行了井下实际测试。具体测试在802.11b/g WLAN通信标准下,2.4G载频数据包的通信性能,根据测试结果及理论得出了井下低功耗WSN节点的最佳工作特性及天线参数。最后,在天线能耗优化的基础上,为了进一步降低无线传感器节点的功耗,本文提出了一种传感器节点数据压缩算法。对无线传感器节点采集到的数据进行压缩处理,在保证数据特征不变的前提下,减少了传输的字节长度。同时,根据压缩感知理论本文又提出一种新的基于CS的优化解码方案,将编码端的DCT视为对原始信号的观测,利用全变分（TV）将信号稀疏化,将量化噪声看作观测噪声,从而将信号解码转化为CS优化重建问题,从而利用CS精确重建代替反DCT变换。在此基础上,提出基于块合并的CS优化解码进一步提升解码质量。实验结果显示,该方案在解码信号的主客观质量上相对传统解码有显着提升。同时,根据矿井巷道环境参数监测的要求,并结合设计的无线传感器网络的特点和结构,本文提出了基于环境能量的无线传感器网络矿井环境监测系统,并根据矿井巷道的不同情况给出了相应的解决方案。本研究在煤矿井下的推广应用,将真正实现矿井环境下传感器网络的无线化和智能化,为矿井安全生产和精确管理提供技术保障,具有重要的经济效益和社会效益。同时,本文研究综合了绿色能源技术、信息技术和煤矿安全生产及自动化技术,均是国家重点支持和大力倡导的技术领域,符合国家产业政策。
二、煤矿井下电子设备防电磁干扰的方法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、煤矿井下电子设备防电磁干扰的方法（论文提纲范文）
（1）井下带式输送机智能巡检机器人无线充电系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 无线电能传输技术的分类 |
| 1.3 无线充电的国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 论文的研究内容及结构安排 |
| 第2章 井下无线充电系统总体方案设计 |
| 2.1 井下无线充电系统设计需求分析 |
| 2.2 井下无线充电系统总体方案设计 |
| 2.2.1 系统无线电能传输技术选择 |
| 2.2.2 系统基本组成及工作原理 |
| 2.2.3 系统无线通信功能设计 |
| 2.2.4 巡检机器人自主充电功能设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 系统传输特性研究与优化 |
| 3.1 谐振式磁耦合机构的理论研究 |
| 3.1.1 谐振理论 |
| 3.1.2 线圈模式 |
| 3.1.3 补偿结构 |
| 3.2 井下无线充电系统传输特性分析 |
| 3.2.1 系统等效电路模型的建立 |
| 3.2.2 系统传输特性研究 |
| 3.3 系统参数优化 |
| 3.3.1 目标函数的构建 |
| 3.3.2 智能优化算法寻优 |
| 3.3.3 改进的自适应粒子群优化算法 |
| 3.3.4 自适应粒子群优化算法在参数优化中的应用 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 磁耦合机构的优化设计与实现 |
| 4.1 耦合线圈优化 |
| 4.1.1 耦合线圈形状选择 |
| 4.1.2 线圈绕制参数优化 |
| 4.1.3 耦合线圈材料选择 |
| 4.2 线圈偏移对传输特性的影响及优化 |
| 4.2.1 线圈偏移特性分析 |
| 4.2.2 线圈偏移时基于粒子群算法的参数优化调节 |
| 4.3 磁耦合机构屏蔽设计 |
| 4.3.1 电磁环境分析 |
| 4.3.2 屏蔽技术选择 |
| 4.3.3 磁芯优化设计 |
| 4.3.4 带磁芯的线圈优化仿真 |
| 4.4 磁耦合机构的制作 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 井下无线充电系统的仿真与实验 |
| 5.1 井下无线充电系统电路设计 |
| 5.1.1 主电路 |
| 5.1.2 控制电路 |
| 5.1.3 驱动电路 |
| 5.1.4 采样电路 |
| 5.1.5 保护电路 |
| 5.2 电池充电控制策略 |
| 5.3 井下无线充电系统仿真 |
| 5.3.1 仿真模型建立 |
| 5.3.2 仿真结果分析 |
| 5.4 井下无线充电系统实验 |
| 5.4.1 系统电路功能测试 |
| 5.4.2 工作频率测试 |
| 5.4.3 传输距离测试 |
| 5.4.4 线圈偏移测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在读期间发表的学术论文及研究成果 |
| 致谢 |
（2）RKSF-RUKF辅助误差抑制的煤矿井下人员定位研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 井下人员定位研究现状 |
| 1.2.1 人员定位技术研究现状 |
| 1.2.2 非视距误差抑制研究现状 |
| 1.3 本课题目前存在的问题 |
| 1.4 本文主要内容与章节安排 |
| 2 煤矿井下人员定位环境及无线技术分析 |
| 2.1 煤矿井下人员定位场景分析 |
| 2.2 煤矿井下人员定位技术分析 |
| 2.3 无线定位误差影响因素 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 煤矿井下人员定位方法分析 |
| 3.1 基于测距的人员无线定位流程 |
| 3.2 无线测距方法分析 |
| 3.2.1 RSS测距方法 |
| 3.2.2 AOA测距方法 |
| 3.2.3 TOA测距方法 |
| 3.2.4 TDOA测距方法 |
| 3.3 无线定位方法分析 |
| 3.3.1 三边定位算法 |
| 3.3.2 Chan算法 |
| 3.3.3 泰勒级数展开法 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 RKSF-RUKF辅助误差抑制的煤矿井下人员定位方法 |
| 4.1 基于RKSF的测距误差抑制研究 |
| 4.1.1 NLOS误差分析 |
| 4.1.2 高斯和滤波器 |
| 4.1.3 基于RKSF的井下人员测距误差抑制 |
| 4.2 基于RUKF的定位误差抑制研究 |
| 4.2.1 井下二维定位误差分析 |
| 4.2.2 无迹卡尔曼滤波器 |
| 4.2.3 基于RUKF的井下人员定位误差抑制 |
| 4.3 基于RKSF-RUKF的井下人员定位误差抑制模型 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于Gazebo平台的仿真实验 |
| 5.1 仿真平台简介 |
| 5.1.1 ROS平台 |
| 5.1.2 Gazebo平台 |
| 5.2 仿真实验设计 |
| 5.2.1 实验方案设计 |
| 5.2.2 UWB通信程序设计 |
| 5.3 实验及结果分析 |
| 5.3.1 长直巷道LOS环境仿真 |
| 5.3.2 长直巷道NLOS环境仿真 |
| 5.3.3 直角巷道环境仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（3）井下电磁干扰特性及智能设备电磁兼容标准研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 煤矿井下电磁环境分析 |
| 1.1 变频器的电磁干扰 |
| 1.2 射频干扰 |
| 1.3 电压跌落 |
| 1.4 工频磁场 |
| 2 行业电磁兼容技术发展及存在问题 |
| 2.1 井下的干扰类型和强度超过了控制类设备抗干扰性能设计 |
| 2.2 大功率设备电磁发射强度没有有效控制 |
| 3 矿用设备电磁兼容标准框架建议 |
| 4 结论 |
（4）煤矿井下水泵电动机设备瞬态电磁辐射骚扰研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 井下电动机启停瞬态电磁辐射机理 |
| 1.1 电动机设备启停瞬态电路模型 |
| 1.2 电动机启停瞬态电磁辐射机理 |
| 2 井下电动机瞬态电磁辐射途径及测试要求 |
| 2.1 井下电动机瞬态电磁辐射途径 |
| 2.2 井下测试要求 |
| 3 井下水泵电动机瞬态电磁辐射测试 |
| 4 结论 |
（5）准谐振反激式矿用隔爆兼本质安全型开关电源的设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 本质安全电源的发展概况 |
| 1.3 课题主要研究内容 |
| 2 电源设计方案制定 |
| 2.1 电源设计要求 |
| 2.2 电源整体结构设计 |
| 2.3 开关电路的设计 |
| 2.4 本质安全栅的选型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 电源关键性能分析与提升 |
| 3.1 开关电源电磁干扰分析与抑制 |
| 3.2 本安电源带载能力分析与提升 |
| 3.3 本质安全栅瞬态特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 电源电路设计 |
| 4.1 输入滤波整流电路设计 |
| 4.2 准谐振反激变换电路设计 |
| 4.3 高频变压器设计 |
| 4.4 RCD吸收电路设计 |
| 4.5 本质安全栅电路设计 |
| 4.6 PCB设计 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 电源隔爆外壳设计 |
| 5.1 电源隔爆外壳结构设计 |
| 5.2 电源隔爆外壳壁板参数计算 |
| 5.3 隔爆外壳法兰参数计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 电源性能测试结果与分析 |
| 6.1 电源电路板测试结果与分析 |
| 6.2 电源测试系统检验结果与分析 |
| 6.3 井下工业性试验 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（6）煤矿救灾机器人井下可视导航技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景、意义及来源 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.3 关键技术问题与研究目标 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 煤矿井下巷道环境特点及其对机器人导航的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 巷道结构环境特点 |
| 2.3 巷道内视觉环境 |
| 2.4 巷道内电磁环境 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 煤矿井下导航视频增强技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 灾后井下环境中的视频图像增强 |
| 3.3 机器人视频稳像 |
| 3.4 热成像可视化增强 |
| 3.5 深度相机辅助可视化 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于虚拟现实技术的井下机器人可视化导航 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 机器人虚拟现实可视化平台 |
| 4.3 机器人灾后井下定位技术 |
| 4.4 机器人虚拟现实可视化导航 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 可视导航试验平台搭建 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 移动试验平台搭建 |
| 5.3 光学动捕测试系统搭建 |
| 5.4 虚拟试验系统构建 |
| 5.5 试验平台联调 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 煤矿井下机器人可视导航试验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 井下视觉环境虚拟试验 |
| 6.3 应用示范的可视化相关试验 |
| 6.4 巷道内虚拟现实辅助可视导航试验 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（8）基于2n伪随机序列的矿井电法监测系统研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1. 绪论 |
| 1.1 背景和意义 |
| 1.2 国内外研究历史与现状 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究过程及技术路线 |
| 2. 基于2n伪随机序列的视电阻率监测原理 |
| 2.1 矿井电阻率勘探基本原理 |
| 2.1.1 矿井电阻率法 |
| 2.1.2 电透视法 |
| 2.2 2~n伪随机序列 |
| 2.2.1 2~n伪随机序列的时域描述 |
| 2.2.2 2~n伪随机序列的能量分布 |
| 2.2.3 2~n伪随机序列作为电法监测场源的优点 |
| 3. 矿井电法监测系统设计方案 |
| 3.1 系统总体方案 |
| 3.2 监测站技术方案 |
| 3.2.1 监测站数据采集系统技术方案 |
| 3.2.2 监测站伪随机序列发射模块技术方案 |
| 3.2.3 监测站智能电极控制模块技术方案 |
| 3.3 网络通信站技术方案 |
| 3.4 隔爆兼本安电源技术方案 |
| 3.5 矿井电法监测系统设备可靠性设计 |
| 3.5.1 井下监测设备防护要求及防护设计 |
| 3.5.1.1 电路组件的三防处理 |
| 3.5.1.2 仪器结构三防设计 |
| 4. 矿井电法监测站硬件设计 |
| 4.1 矿井电法监测系统监测站 |
| 4.1.1 监测站伪随机序列发射电路模块 |
| 4.1.1.1 隔离驱动电路与全桥变换电路 |
| 4.1.1.2 高压产生电路与两级限流保护电路 |
| 4.1.1.3 V/F变换电路 |
| 4.1.2 监测站8路相互独立信号采集电路模块 |
| 4.1.2.1 信号调理电路 |
| 4.1.2.2 基于FPGA的信号采集电路 |
| 4.1.3 监测站智能电极控制模块 |
| 4.1.3.1 监测站作为发射机时的电极布置 |
| 4.1.3.2 监测站作为接收机时的电极布置 |
| 4.2 多路低噪声隔爆兼本安电源 |
| 4.2.1 本安电源保护电路的设计方法及参数选定 |
| 4.2.2 正电源本安保护电路 |
| 4.2.3 正负电源本安保护电路 |
| 5. 矿井电法监测系统软件设计 |
| 5.1 上位机控制软件设计 |
| 5.2 监测站软件设计 |
| 5.2.1 监测站数据采集系统软件设计 |
| 5.2.2 监测站智能电极控制系统软件设计 |
| 5.3 采用2~n伪随机序列的信号数据处理方法 |
| 5.3.1 采用2~n伪随机序列的相关辨识基本原理 |
| 5.3.2 采用2~n伪随机序列相关辨识算法的实现 |
| 5.3.3 采用2~n伪随机序列相关辨识算法测试与数据分析 |
| 6. 电法监测系统性能测试及试验 |
| 6.1 电法监测系统主要性能测试 |
| 6.1.1 隔爆兼本安电源纹波噪声性能 |
| 6.1.2 信号采集模块性能测试 |
| 6.1.2.1 本底噪声测试 |
| 6.1.2.2 信号分辨能力测试 |
| 6.1.3 发射波形测试 |
| 6.2 监测系统地面试验 |
| 6.2.1 试验地点 |
| 6.2.2 试验方案 |
| 6.2.3 抗干扰试验 |
| 6.2.4 数据处理与解释 |
| 7. 结论及展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
（9）煤矿井下电子设备电磁干扰的预防（论文提纲范文）
| 1 煤矿井下电磁干扰的来源 |
| 1.1 电磁的兼容性 |
| 1.2 电磁干扰的来源 |
| 2 电磁干扰的传播形式 |
| 2.1 直接传导 |
| 2.2 辐射传播 |
| 2.3 感应耦合 |
| 3 煤矿井下电子设备电磁干扰的预防措施 |
| 3.1 控制干扰源 |
| 3.1.1 在电路设计时对干扰源进行控制。 |
| 3.1.2 控制电磁干扰源传播的能量。 |
| 3.2 控制电磁干扰的传播途径 |
| 3.2.1 滤波。 |
| 3.2.2 屏蔽。 |
| 3.2.3 接地。 |
| 3.3 增强电子设备的抗干扰性能 |
| 4 结语 |
（10）井下WSN节点自供能与功耗优化关键技术研究（论文提纲范文）
| 作者简介 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外发展现状及存在的问题 |
| 1.2.1 能量收集技术研究现状 |
| 1.2.2 WSN节点能量收集发展趋势 |
| 1.2.3 WSN节点井下通信面临的挑战 |
| 1.2.4 现存的主要问题 |
| 1.3 研究的目的及意义 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 煤矿井下可被收集能量分析与研究 |
| 2.1 煤矿井下振动能量分析 |
| 2.1.1 井下采煤机振动能量测试及分析 |
| 2.1.2 跳汰机振动能量测试及分析 |
| 2.2 煤矿井下微风能量分析 |
| 2.2.1 微风发电原理及井下风能来源分析 |
| 2.2.2 井下风能测量实验与分析 |
| 2.3 煤矿井下其他能量分析 |
| 2.3.1 井下温差能量分析 |
| 2.3.2 煤矿井下噪音能量分析 |
| 2.3.3 煤矿井下电磁场能量分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 井下WSN节点风能自供电能量管理技术研究 |
| 3.1 井下WSN节点风能供电面临的问题 |
| 3.2 井下WSN节点风能供电结构模型及原理分析 |
| 3.2.1 风力发电机工作原理及结构分析 |
| 3.2.2 井下微型风力发电机模型分析 |
| 3.3 井下WSN节点风能供电系统控制电路优化研究 |
| 3.3.1 低功耗整流模块研究 |
| 3.3.2 改进型自适应模糊滑模控制MPPT的算法分析 |
| 3.3.3 基于AVS的能量管理算法仿真分析 |
| 3.3.4 WSN能量存储模块分析 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 井下WSN节点振动能量收集技术研究 |
| 4.1 压电陶瓷能量收集器的机电模型研究 |
| 4.1.1 压电陶瓷能量收集理论基础 |
| 4.1.2 PZT应力分布有限元仿真分析 |
| 4.2 压电陶瓷换能器振动发电性能研究 |
| 4.2.1 匹配阻抗效应研究 |
| 4.2.2 DC-DC转换器电路阻抗匹配电路及仿真分析 |
| 4.2.3 压电换能器阻抗匹配研究 |
| 4.3 实验结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 井下WSN节点传输功耗优化研究 |
| 5.1 井下电磁环境对WSN节点传输功耗影响分析 |
| 5.1.1 井下电磁环境特点分析 |
| 5.1.2 井下电磁环境对WSN节点传输功耗影响测试 |
| 5.1.3 井下瞬态干扰对WSN节点传输功耗影响分析 |
| 5.2 井下WSN节点传输天线功耗优化研究 |
| 5.2.1 理论基础 |
| 5.2.2 井下WSN节点传输天线功耗优化仿真 |
| 5.2.3 传输天线功耗优化测试及分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 基于数据压缩的井下WSN节点功耗优化研究 |
| 6.1 WSN节点内数据压缩优化研究 |
| 6.1.1 基于CS的优化解码模型 |
| 6.1.2 改进的基于块合并的优化解码模型 |
| 6.1.3 井下WSN节点功耗优化仿真 |
| 6.2 矿井环境监测节点拓扑结构优化模型 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 结论 |
| 7.1 本文的主要工作和结论 |
| 7.2 建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
四、煤矿井下电子设备防电磁干扰的方法（论文参考文献）
- [1]井下带式输送机智能巡检机器人无线充电系统研究[D]. 陈金健. 曲阜师范大学, 2021(02)
- [2]RKSF-RUKF辅助误差抑制的煤矿井下人员定位研究[D]. 张晓炜. 西安科技大学, 2021(02)
- [3]井下电磁干扰特性及智能设备电磁兼容标准研究[J]. 辛中华,张晓冬,刘涛,陈贺,张子良,苏珂嘉. 煤炭科学技术, 2020(07)
- [4]煤矿井下水泵电动机设备瞬态电磁辐射骚扰研究[J]. 陈辉,田子建,陆奎,梁喆,王仲根. 煤炭科学技术, 2019(09)
- [5]准谐振反激式矿用隔爆兼本质安全型开关电源的设计[D]. 陈曦. 山东科技大学, 2019(05)
- [6]煤矿救灾机器人井下可视导航技术研究[D]. 王勇. 中国矿业大学, 2018(02)
- [7]煤矿井下电力电子设备电磁干扰的研究[J]. 刘旭东. 电子制作, 2017(06)
- [8]基于2n伪随机序列的矿井电法监测系统研制[D]. 王冰纯. 煤炭科学研究总院, 2016(04)
- [9]煤矿井下电子设备电磁干扰的预防[J]. 杨嘉如. 中国高新技术企业, 2015(31)
- [10]井下WSN节点自供能与功耗优化关键技术研究[D]. 薛晓. 中国地质大学, 2015(12)