多传感器模糊信息融合在煤矿安全中的应用

我国在矿井安全监测系统中,常采用单只传感器来实现对井下工作环境安全性的监测。为了克服单只传感器无法准确判断是否有危险发生,基于模糊集系统理论,提出一种应用多传感器模糊信息融合的监测方法,将监测设备的多只传感器所获得的信息模糊化,再将其融合,从而获取设备精确的状态估计。该方法充分利用了传感器提供的多种信息,提高了系统的识别率。实验结果表明:多传感器信息融合的识别准确率高于单传感器。因而,多传感器模糊信息融合是一种有潜力的新方法。     

基于二级融合的矿井环境智能监测研究

为保证矿井生产环境安全,以井下数据采集系统为基础,提出了最短距离聚类融合算法,以克服传感器测量误差和系统误差,实现对井下环境信息的数据级融合,与已有文献相比提高了融合精度。在此基础上,设计了概率神经网络分类器对数据级融合结果进行决策级融合,完成了矿井环境安全等级划分,实现了矿井环境安全状态的智能监测。实践表明:此两级融合方法在矿井环境监测系统中是可行的、有效的。     

基于粗糙集和D-S证据理论的井下风险评估方法

针对以单传感器监测数据作为井下安全性评估依据存在难以获得丰富、全面、准确的环境信息的问题,提出一种基于粗糙集和D-S证据理论的井下风险评估方法,并进行了具体的实例分析。该方法对多传感器采集的参数进行基于粗糙集的一级数据融合及基于D-S证据理论的二级数据融合,实现了对井下多种信息的整合,优化了现有的风险评估方法。测试表明,该方法可保证预测信息的完备性和独立性,实现了对矿井安全性变化趋势的动态预测。     

基于ARM和信息融合技术的瓦斯监测系统

针对煤矿井下环境复杂、参数难以准确测量的问题,提出了一种基于32位ARM处理器S3C2440和信息融合技术的煤矿瓦斯监测系统。该系统通过在ARM中进行多传感器信息融合处理,消除了多个传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾,降低了不确定性,从而获取精确的环境状态估计,并通过网络实现煤矿环境远程监控。     

面向监控的井下无人机集群系统与关键技术

井下监控系统通常是固定布设且布设范围有限,难以完全满足井下安全生产的动态监控需求,且井下单架无人机因无线通信距离有限,导致其监控能力较弱。针对上述问题,提出了一种面向监控的井下无人机集群系统,并从井下无人机集群飞行与规避协同控制、数据链组网、矿井巷道环境地图创建、井下无人机姿态与位置估计、动态障碍物检测、路径规划等方面详细介绍了系统实现的关键技术。地面调度中心通过设置在井下监控分站的网关节点向井下无人机集群发布调度命令,井下无人机编队采用"一"字形队列沿矿井巷道集群飞行,在进入指定区域后通过所搭载的视频传感器与环境监测传感器对井下指定区域进行监控,并通过多无人机协作方式将所监测的视频信息与环境参数传输到井下监控分站,实现对井下目标区域的自主动态监控。井下无人机集群系统具有覆盖范围广、监测能力强等优点,通过协同控制多架井下无人机提高了监控效率,通过无线多跳的方式解决了井下无人机单架平台无线通信距离受限的问题,有利于监测与控制信息的传递。     

矿井巷道无线传感器网络监测下位机系统设计

针对目前矿井环境参数监测采用有线通信存在的布线结构复杂、数据采集点固定和容易出现监测盲区的问题.根据矿井巷道环境特点,提出了一种采用Zig Bee技术的适用于煤矿巷道多参数采集的无线传感器网络监测下位机系统设计方案.首先利用多种传感器,通过无线传感器网络实现对井下环境和生产参数的实时监测和智能预警;其次采用Zig Be...     

井下机电设备开/停检测装置

在全矿井监测系统中,为随时了解井下各机电设备的工况,实现自动监测,进行统一调度指挥,必须借助于各种反映工况信息的传感器。本文介绍了一种有较高实用价值,新近研制成功的井下机电设备开/停检测装置。它可用于采煤机、运输机、提升机、破碎机、泵站、局扇等设备的起停监测,并且已在几个矿井环境生产监控系统中使用。文中对该传感器的工作原理作了较详细的介绍。     

矿井侦测无人机研究现状与发展趋势

通过分析矿井侦测无人机动力系统、定位系统、环境监测系统及通信系统等的国内外研究现状,指出了矿井侦测无人机存在续航能力不足、定位精度差、信息感知能力弱、信息数据传输性能差等问题。展望了矿井侦测无人机的发展趋势:①新能源或新型供电技术的应用。对整个电源管理系统进行更加高效合理的优化,实时侦测用电设备的耗电情况,提高用电的高效性,延长侦测无人机的续航时间,并满足防爆性能。②基于协同导航搜索的无人机集群系统开发。采用混合式无人机集群控制结构,克服了分布式结构通信可靠性差、搜索效率低的缺点,解决了集中式结构鲁棒性及自主性弱的问题;通过数理优化算法进行信息推导,并对多无人机协同信息进行融合,提高定位精度,缩短救援时间。③基于多传感器融合技术的无人机监测平台设计。通过基于BP神经网络算法的多传感器信息协调及互相融合,提高无人机对井下环境的感知能力。④多无人机链状无线Mesh组网模式的应用。多无人机在井下环境搜索时,每架无人机采集的信息都是局部区域的信息,通过链状无线Mesh组网模式,所有无人机进行信息融合和资源互补,实时更新环境信息状况,提高侦测的可靠性和救援效率。     

融合虚拟现实技术的矿井实时监测系统的研究

矿井实时监测系统是矿井安全生产保障系统的重要组成部分。在矿井实时监测系统中融合虚拟现实技术是煤炭安全保障研究领域的一个新方向。本文采用irrlicht 3D绘图引擎建立虚拟矿井．并结合矿井实时监测系统的测量数据建立一套融合井下漫游、生产仿真、实时监测、井下信息管理于一体的井下安全实时监测系统。对矿井实时监测系统的结构框架、实现难点及关键技术作了详细的讨论。为虚拟现实技术在矿井实时监测系统中的深入应用奠定了基础。     

多源信息簇融技术在煤矿瓦斯监测中的应用

由于煤矿井下环境的复杂性及动态变化性,导致监测煤矿环境中有害气体浓度及准确率难度大大增加。针对传统的传感器监测煤矿井下环境存在采集数据形式单一、可靠性低、误差大等缺点,结合计算机技术与无线传感技术提出了一种对多种异质气体源进行采样,然后利用提出的强分类算法进行优化筛选,筛选出气体浓度前后变化大的几组数据,再进行深度融合的安全监测方法。通过实验验证该方法能够明显地提高矿井监测系统的可靠性。     

传感器信息融合技术在变压器短路故障在线监测中的应用

本文基于传感器信息融合技术的容错性、互补性、实时性、高精度、低费用等众多优点,提出将其应用到变压器短路故障在线监测中.分析了变压器发生短路故障时的物理表现.研究了一种基于曲面拟合技术的多传感器信息融合方法,并利用压力传感器对某变压器顶层油压和油温的监测数据进行了融合处理分析.分析结果表明,利用传感器信息融合技术对变压器短路故障的在线监测比传统的在线监测能力有了明显的提高.     

基于多传感器数据融合技术的臭氧监测系统设计

针对臭氧在进行保鲜和消毒时的特点和要求,设计了一种基于多传感器数据融合技术的监测系统,用来严格监测臭氧浓度。系统采用自主设计且拥有专利的臭氧传感器进行数据采集,并通过搭建无线传感器网络实现对臭氧浓度的实时监测。为了提高数据的准确度,首先要剔除可疑数据,然后选择适当的算法对数据进行数据融合。仿真结果表明:数据融合后所得到的融合值更加平稳,可靠性高,通过选择适合的融合算法可以提高臭氧浓度采集的精度。     

基于STC单片机的气象监测系统的设计与应用

为了较精准地检测多种气象要素,设计了基于STC单片机的气象监测系统。该系统采用光伏离网户用系统进行供电,以STC15W单片机为核心,利用空气质量传感器模组、风速风向传感器以及温湿度传感器对相关气象信息进行在线实时监测;通过串口通信、模数转换、单总线通信读取相应传感器数据;以原厂提供的数据转换公式及滤波算法,换算出各个传感器监测的气象数据,并进行显示。测试结果表明,该系统能够有效监测多个气象要素信息,且稳定性良好,实时性高,监测精度高。     

LIDAR and vision‐based pedestrian detection system

A perception system for pedestrian detection in urban scenarios using information from a LIDAR and a single camera is presented. Two sensor fusion architectures are described, a centralized and a decentralized one. In the former, the fusion process occurs at the feature level, i.e., features from LIDAR and vision spaces are combined in a single vector for posterior classification using a single classifier. In the latter, two classifiers are employed, one per sensor‐feature space, which were offline selected based on information theory and fused by a trainable fusion method applied over the likelihoods provided by the component classifiers. The proposed schemes for sensor combination, and more specifically the trainable fusion method, lead to enhanced detection performance and, in addition, maintenance of false‐alarms under tolerable values in comparison with single‐based classifiers. Experimental results highlight the performance and effectiveness of the proposed pedestrian detection system and the related sensor data combination strategies. © 2009 Wiley Periodicals, Inc.     

基于递推最小二乘和改进支持度的WSN数据融合算法

无线传感器网络(WSN)在空间和时间上均存在数据冗余问题。为了在保证精度的前提下减少冗余量,提出了基于递推最小二乘和改进支持度的WSN数据融合方法。针对单个传感器节点,采用递推最小二乘法进行数据融合。针对节点之间的冗余问题,应用分批融合思想对系统降维,将灰色接近度理论与自支持度结合改进支持度函数,对各子系统分别采用基于改进支持度函数的加权算法进行融合。采用一个包含7个传感器节点的无线传感器网络对该算法进行了检验。结果表明,该融合算法能够显著减少数据计算量与传输量。融合后的数据均方误差为0.1597,能够满足实际应用对精度的要求。     

多速率传感器不完全测量数据自适应融合算法

针对不完全测量的多速率传感器系统,建立了自适应的分级融合算法。该算法构建了传感器子系统故障检测方法,检测子系统故障,确认不完全测量,避免单点故障污染整个系统;建立子系统的切换控制逻辑,引入映射矩阵,构成新的信息分享系数,自适应地选择子系统参与中心融合;对于不完全测量信息的传感器子系统,利用子滤波预测值代替估计值进行融合;全局状态估计利用各子系统的当前与前一时刻的估计值,提高了融合性能。对建立的算法进行仿真,验证了该算法的有效性。     

基于SD-WSN的高危仓储无线监测系统

针对高危仓库区域分散和结构复杂的特点,设计一种基于软件定义无线传感网络(Software Defined Wireless Sensor Network, SD-WSN)的高危仓储监测系统。系统由传感节点、控制器和监控软件组成,传感节点根据流表的匹配规则采集环境信息,控制器集中管控路由策略和传感任务,监控软件收集环境数据并图形化显示。同时,终端用户能够根据控制器提供的接口制定传感任务,以更新流表的方式实现节点功能的重新配置。测试结果表明：该系统具有可编程的特点,能够实现对不同安全指标的灵活监测,同时具有良好的通信可靠性。     

无线多媒体传感器网络中基于多类传感器信息的分布式视频处理

无线多媒体传感器网络中的多媒体传感器节点的功率、计算和存储能力及带宽资源受限,迫切需要低复杂度的视频处理技术对大数据量的视频进行压缩传输。基于来自网络中监控同一目标场景的多种类型传感器的信息,给出了一个新的无线多媒体传感器网络分布式视频处理系统框架;提出了一种基于多类型传感数据融合和多视角的GOP（group of picture）划分方法;在解码端,考虑单一视角视频序列之间较强的时间相关性,产生时间相关的边信息;利用来自多个视频传感节点的视频序列间的空间多视角相关性,产生多视角相关的边信息,并提供两种边信息的融合和选择机制,提高边信息的准确度和可靠性。最后仿真实验结果表明该方法的有效性和优越性。     

煤矿多传感器混沌时序数据融合预测

针对单传感器煤矿数据预测存在的片面性问题,提出将信息融合技术与相空间重构技术相结合的多传感器煤矿数据的预测模型。对井下多种传感器,包括瓦斯浓度、风速、温度传感器,进行融合预测。以多类传感器时序数据为研究对象,首先利用信息融合的方法分别对各类传感器数据依次进行数据层融合、特征层融合;然后采用关联积分方法对两级融合之后的传感器数据分别确定相重构的时间延迟τ和嵌入维数m两个参数;最后结合多变量相空间重构技术,将各类传感器数据融合重构相空间,运用基于K-Means聚类的加权一阶局域法构建多传感器数据的预测模型。数据来源于山西省阳泉煤矿,采集了近20G数据,以瓦斯浓度、风速、温度三种传感器数据进行实验,实验结果表明：对于特征层的融合,每15分钟时间段内的数据经融合后可有效作为衡量这段时间内的特征,经过预测模型计算后,与时间段为5分钟、10分钟、20分钟相比较误差达到最小ESS=0.003,较目前的最小误差值0.05,误差大大下降,故融合预测效果较好,可以较准确地预测未来15分钟后的传感器数据,可有充足时间进一步为井下的安全评估提供决策依据。