合作单位

郑州科威腾机电设备有限公司

合作项目名称

井下选煤厂硐室围岩动态监测系统开发

项目经费

20万

完成时间

2017年12月

项目介绍：

煤炭的井下分选排矸可以有效解决煤炭的提升运输效率，以及地面选煤带来的污染等问题，实现节能减排和绿色开采。对煤炭井下分选排矸系统中选煤硐室内的围岩动态监测是亟待解决的关键技术问题之一。本项目针对井下选煤硐室特点，提出了一种基于锚杆的围岩绝对位移传感器监测方法和一种基于MEMS传感器的底板变形量监测方法，在现场试验的基础上，进一步对硐室内环境因素对无线电磁波传输可能产生的影响进行了现场测试、数值计算和建模仿真，确定了符合围岩收敛测量要求的传感器节点布置的最佳位置。同时对RI-MAC协议和LEACH路由协议在井下选煤硐室内应用的不足进行了算法改进，并进行了通过建模仿真，改进后的协议更适用于选煤硐室内的无线传输环境。最后构建井下选煤硐室无线传感器网路拓扑结构，设计了井下选煤硐室围岩动态监测系统。

本技术的创新点在于：（1）结合井下选煤硐室的特点，提出了一种新的基于锚杆的围岩监测方法，通过一种专用的锚杆机构将顶板、两帮围岩的绝对位移变化转换为角度变化。（2）针对井下选煤硐室底板变化的特点，提出了一种新的基于MEMS的底板动态监测方法，并设计了检测传感器。（3）针对RI-MAC协议在井下选煤硐室内应用的不足进行改进，提出一种新的双方时间约定的MAC层协议。

同时，目前几乎没有任何关于井下选煤厂设备硐室监测系统研究的相关文献报道，所以本课题的研究替补了当前井下选煤厂设备硐室监测系统的研究空白，为其他同行以后继续研究提供了详尽的理论和实践基础。

项目推广应用情况：

随着微电子技术的发展，无线监测技术被广泛应用于农业、工业、运输等行业，尤其是作业环境比较恶劣的煤矿井下，可以实现在恶劣环境对安全参数采集。

该研究将填补头追系统在井下选煤硐室安全监测领域应用的空白，为本领域无线监测、图像处理技术、软件应用、云台计算等诸多环节的标准建立提供参考，为该行业的发展做出了贡献。该平台的建立可以为后续研究者们提供详尽的研究手段和方法。

相关行业可以也应用该监测技术，将大大解决人工成本和服务费用，并及时有效的通过实时信息传输解决潜在的问题，将带来可观的经济效益，除据初步测算，节约成本可达50-80%；同时，可以为井下选煤厂设备硐室的智能监测提供长期的解决方案，大大降低了安装成本，减少了监测风险，保障井下工作人员的人身安全，从而推动煤矿井下安全监测技术的发展进程。