阶梯型矿灯反光杯的设计及效果研究
Design and effect study of stepped reflective cup for miner’s lamp
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摘要: 针对矿灯照明角度和照明均匀性难以兼得的行业现状,基于LED光源的发光特性及煤矿井下工况的照明需求,设计了一款阶梯型反光杯;使用TracePro进行仿真模拟,仿真结果表明通过该反光杯二次配光后,光源能量得到重新分配,能够同时获得较远的中心射程、较广的照明范围及主要照明区域的均匀性;提出了将图像识别技术应用于照明均匀度的分析的思想,并通过MATLAB编写相关程序对所设计的反光杯进行实际验证。结果表明,采用阶梯型反光杯的矿灯照明均匀度可达82.17%,相比常见的深光杯和浅光杯提升了约10个百分点。Abstract: A stepped reflective cup is designed to improve the industry situation that it is difficult to have both lighting angle and lighting uniformity of miner’s lamp. The luminous characteristics of LED light source and the lighting requirements of underground working conditions of coal mine are considered in the design. The simulation is carried out with TracePro. The simulation results show that after the secondary light distribution through the reflective cup, the light source energy is redistributed, and the far central range, wide illumination range and the uniformity of main illumination areas can be obtained at the same time. The idea of applying image recognition technology to analyze lighting uniformity is proposed for the first time, and the designed reflective cup is verified by compiling relevant programs in MATLAB. The results show that the lighting uniformity of miner’s lamp using stepped reflective cup can reach 82.17%, which is about 10 percentage points higher than that of common deep light cup and shallow light cup.
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Keywords:
- LED miner’s lamp /
- reflective cup /
- illumination uniformity /
- digital image processing /
- TracePro
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[1] 蒋方,姜蒙生,李波.矿灯照度对人生理心理及视觉表现的影响[J/OL].安全与环境学报,(2021-11-23)[2022-02-09].https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.4537.x .20211122.1832.005.html. JIANG Fang, JIANG Mengsheng, LI Bo. Influence of mining lamp illumination on human physiology psychology and visual performance[J/OL]. Journal of Safety and Environment,(2021-11-23)[2022-02-09]. https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.4537.x.20211122.1832.005.html.
[2] 李铁磊,周敏.煤矿井下环境对矿工工效与安全的影响[C]//第一届全国人-机-环境系统工程学术会议论文集.北京:北京科技出版社,1993:362-367. [3] 吴金刚,高建良,支光辉.井下环境因素对人为失误的影响[J].煤炭工程,2005(9):40-41. WU Jingang, GAO Jianliang, ZHI Guanghui. Underground environment factors effected to man-made mistake[J]. Coal Engineering, 2005(9): 40-41.
[4] GB/T 7957—2017瓦斯环境用矿灯结构、性能和防爆试验通用要求[S]. [5] 戴剑波.低功耗精确定位语音对讲信息矿灯设计[J].煤矿安全,2021,52(12):142-146. DAI Jianbo. Design of low power consumption precise positioning and voice intercom information miner’s lamp[J]. Safety in Coal Mines, 2021, 52(12): 142-146.
[6] 王勇,陈海峰.Ma级本安矿灯电源盒结构设计与制造[J].煤炭技术,2020,39(9):190. WANG Yong, CHEN Haifeng. Structure design and manufacture of power box of Ma-level intrinsically safe miner’s lamp[J]. Coal Technology, 2020, 39(9): 190.
[7] 张宇佳.矿灯光学参数及其技术要求解读[J].煤矿安全,2016,47(4):132-134. ZHANG Yujia, Optical parameters of cap-lamp and their technical requirements interpretation[J]. Safety in Coal Mines, 2016, 47(4): 132-134.
[8] 叶霄,庞继禄,宋丽,等.可调焦距防爆矿灯[J].中国科技信息,2015(Z1):162-163. [9] 孙振满,宋国华,刘永清,等.基于光源封装的头灯近距离暗斑的解决方法[J].光学技术,2019,45(2):142-147. SUN Zhenman, SONG Guohua, LIU Yongqing, et al. Solution to dark spot of headlights at close range based on light source packaging[J]. Optical Technique, 2019, 45(2): 142-147.
[10] 刘青,张云翠,刘龙,等.新型LED矿灯光学系统的设计[J].大连工业大学学报,2013,32(1):75-78. LIU Qing, ZHANG Yuncui, LIU Long, et al. Design of new optical system for LED cap lamp[J]. Journal of Dalian Polytechnic University, 2013, 32(1): 75-78.
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期刊类型引用(23)
1. 邓娅,袁梅,陈国洪,吕晴. 不同酸化条件下无烟煤的化学结构变化研究. 煤矿安全. 2025(02): 9-15 . 本站查看
2. 徐遵玉. 工作面煤层瓦斯立体抽采时空效应分析. 能源与环保. 2024(02): 10-16 . 百度学术
3. 郭勇. 可控冲击波强化增透技术在林华煤矿高瓦斯低渗透煤层的应用. 内蒙古煤炭经济. 2024(10): 168-170 . 百度学术
4. 王浩,赵耀江,孙晓元. 液氮溶浸时间对原煤力学及破坏形式的影响. 煤矿安全. 2024(08): 25-30 . 本站查看
5. 吴建俊. 水力压裂增透在低透气性煤层瓦斯抽采中的应用. 煤. 2023(05): 103-105 . 百度学术
6. 刘佳佳,聂子硕,于宝种,杨迪. 超临界二氧化碳对煤体增透的作用机理及影响因素分析. 煤炭科学技术. 2023(02): 204-216 . 百度学术
7. 宋建民,邹永洺. 基于EGF增渗材料的煤层酸化增透技术研究. 煤矿安全. 2023(05): 161-168 . 本站查看
8. 许阳,李大勇. 液氮循环冻融对煤孔隙率及吸附瓦斯性能演化特征影响的试验研究. 矿业安全与环保. 2023(03): 42-47 . 百度学术
9. 徐德宇,马豪娟,崔洪庆,王天瑜,刘涛. 相变蓄热作用下煤体增透影响因素研究. 煤矿安全. 2023(07): 118-122 . 本站查看
10. 张书金,陈蒙磊,张锡兵,李国红,付金磊. 可控冲击波煤层增透技术应用研究. 煤炭技术. 2023(09): 129-133 . 百度学术
11. 林柏泉,张祥良. 低透难抽煤层等离子体致裂增透机制及研究进展. 中国矿业大学学报. 2023(06): 1041-1057 . 百度学术
12. 徐文俊. 高瓦斯低渗透性煤层增透技术研究. 矿业装备. 2023(12): 66-69 . 百度学术
13. 白亚军,董强. 不同角度穿层钻孔高压水力压裂影响范围研究. 能源技术与管理. 2022(01): 46-48+197 . 百度学术
14. 刘增亮,董强. 穿层钻孔水力压裂增透促抽瓦斯试验研究. 现代矿业. 2022(02): 104-107 . 百度学术
15. 张慧峰. 液态CO_2冻结时间对煤体孔隙结构的影响试验研究. 煤矿安全. 2022(05): 27-31 . 本站查看
16. 李成成. 水力割缝封孔提高瓦斯抽采浓度试验研究. 能源与环保. 2022(06): 285-289+295 . 百度学术
17. 赵伟,袁源,王凯,徐超,宋亚楠,冯忠凯,郭小芳,王柳懿. 深度对含瓦斯煤层水力压裂裂纹转向行为的影响数值模拟分析. 煤矿安全. 2022(10): 51-56 . 本站查看
18. 赵文革,陈跟马,唐洪,吴学明. 彬长矿区低渗透煤层水力割缝增透技术试验. 陕西煤炭. 2021(S1): 1-5+12 . 百度学术
19. 唐强. E0103工作面CO_2预裂技术数值模拟研究. 河南科技. 2021(11): 73-75 . 百度学术
20. 方文会,廖引. 高瓦斯矿井区域瓦斯分级治理方法及其在潞安矿区的应用研究. 能源与环保. 2021(09): 64-71 . 百度学术
21. 党军超. 新安煤矿穿层消突钻孔水力冲孔合理出煤量分析. 能源技术与管理. 2021(06): 40-41 . 百度学术
22. 冯仁俊. 煤层群分层水力压裂与多层综合压裂增透效果对比研究. 煤矿安全. 2021(12): 21-28 . 本站查看
23. 张春华,张子健,年军,焦登铭. 大直径双钻孔强化抽采瓦斯效应及效果分析. 煤田地质与勘探. 2021(06): 273-280 . 百度学术
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