基于关键区域的井下人员轨迹挖掘方法

提出了基于关键区域的井下人员轨迹挖掘框架,该框架由关键位置发现算法和移动对象轨迹挖掘算法组成。首先利用关键位置发现算法将矿井下的定位数据转化成有特定语义的关键位置序列;然后利用移动对象轨迹挖掘算法将关键位置序列聚类关键区域,从而发现井下移动对象的日常轨迹,之后利用轨迹结构相似度筛选出异常轨迹。利用矿工定位数据集进行试验表明:基于关键区域的井下人员轨迹挖掘框架解决了多密度区域的识别问题,能够准确识别出矿工日常轨迹和异常轨迹。     

基于物联网的井下人员实时定位系统研究与实现

以Zigbee技术为基础,利用物联网技术设计并实现了井下人员实时定位系统。该系统克服了现有的基于RFID技术的人员定位系统的不足,一方面可实现井下人员考勤,另一方面实现了井下人员实时定位。实验结果表明,该系统成本低,稳定性强,经济可靠,定位精度达到3 m以内,为避免和减少煤矿事故率,提高应急救援和紧急避难效率提供了依据。     

基于无线传感器网络的矿用温度测控系统设计

为了满足矿井温度测控的需要,应用DS18820和PIC18F458,开发了一种基于无线传感器网络的智能化温度传感器系统。系统硬件部分主要由传感器模块、微处理器模块、无线收发模块、显示和报警模块、串口模块和供电模块等组成;软件部分给出了ZigBee无线通信协议、传感器节点、汇聚节点的工作原理及设计流程。试验表明：该系统具有高精度、高可靠性、低功耗的特点,有效地实现了对矿井温度的实时检测与监控。     

基于太赫兹光谱技术的煤岩识别方法

煤岩识别是无人化开采中的重大问题,为了研究基于太赫兹谱的煤岩识别方法,首先应用太赫兹时域光谱技术对不同矿井采集来的煤岩样本进行了实验,得到了煤岩样本的太赫兹谱。然后计算出煤岩样本的折射率谱和吸收谱,并分别将其作为训练集和测试集。研究不同支持向量机参数对建模以及煤岩分类结果的影响。结果表明,通过合理的寻优方式,并利用煤岩的吸收特性和折射特性等样本的固有属性,可以建立稳定的THz-SVM的煤岩识别模型,从而可以快速稳定地区分出煤岩介质,这也意味着可以通过该方法来描述采煤机的截割状态(割煤/割岩),从而为采煤机自动调高提供依据。     

基于磁耦合谐振的无线充电系统建模与分析

为了解决煤矿井下大量无线传感器节点电池更换难、维护难的问题,提出磁耦合谐振式井下无线充电理论模型.根据电路互感耦合理论,推导出谐振状态下接收功率和效率的计算方法,并依此研究传输距离、输入频率、负载大小对接收功率和效率的影响.结果表明:系统的最佳输入频率取决于4个线圈之间的距离.当输入频率为固有谐振频率,激励线圈和负载线圈之间的距离为52cm时,接收功率取得最大值2.74W,而激励线圈和负载线圈之间的距离为44cm时,效率取得最大值,可以达到81%.实验结果与理论分析、仿真结果的变化规律基本一致,可为实际应用提供参考.     

煤矿井下磁耦合谐振WPT系统优化设计

针对煤矿井下复杂环境,为了提高其WPT(Wireless Power Transmission无线电能传输)功率并降低发射端线圈电压,改进了井下WPT发射端的线圈结构,并提出了适合井下WPT的传输模型。根据电路互感耦合理论,推导出WPT系统传输功率与传输效率的数学表达式,分别阐述了耦合系数、输入频率、负载大小对传输功率与传输效率的影响。设计过程中应用Or CAD与Matlab软件对传输系统各个影响因素进行仿真分析,在此基础上设计并制作了实验平台。实验分析得出此传输系统存在最佳功率传输距离和最佳效率传输距离,总体实验结果与理论仿真结果一致,最后通过与典型WPT系统做对比实验分析,得出改进WPT系统提高了传输功率,可为实际井下WPT提供理论参考。     

井下多媒体传感器网络通信频率路由协议研究

为了解决煤矿井下安全生产问题,提高矿井监测监控能力,提出了一种基于MPEG-4标准的井下多媒体传感器网络(UMSN).UMSN基本功能是收集并返回多媒体传感器节点在井下监测区域捕获的视频和音频信息,实验结果表明:井下平直巷道中最佳无线通信频率为2.4GHz.大巷的应用中,拉扩散比较合适;人难以达到的场合,则推扩散比较合适;已知地理位置信息,则位置和能量感知路由是一种更好的选择.     

基于能量收集技术的无线协作网络中继选择

针对目前能量收集技术能够收集到的可用能量受限,导致无线协作网络中继节点处易出现能量短板的问题,为了避免整个网络因中继节点大量死亡而瘫痪,提出了一种基于能量收集技术的无线协作网络中继选择方案,即联合最大能量和最大数据传输链路的中继选择方案。首先,基于节点的能量收集状况,选出每跳中能量最大的节点进行解码转发;然后,结合每连续两跳的链路传输状态,选出与源节点和目的节点之间的数据传输信道最优者作为中继节点。结合Nakagami-m信道衰落模型,将该方案与随机选择方案、最大数据链路信道增益(MaDs)方案和基于中继-窃听链路最小信道增益(BNBF)方案进行对比分析,结果表明:在满足收集的能量足够用于下一时隙能量收集和数据传输的前提下,用于能量收集的比例越小,网络中断概率越小;联合最大能量和最大数据传输链路的中继选择方案在网络中断性能方面优于其他方案,其中断概率随信噪比的增大而减小,特别是当平均信噪比为38dB时,网络中断概率降到10^-5。     

基于矿山物联网的井下物资管理系统设计

针对井下物资管理混乱、物资消耗信息录入延迟且不准确、劳动力浪费等问题,设计了一套基于矿山物联网的井下物资管理系统,给出了该系统的物联网架构,阐述了该系统功能模块的设计。该系统利用有源RFID标签与智能手持终端从现场环境获取井下物资信息,并通过WiFi网关将数据上传到数据服务器中,服务器将数据处理后转存到数据库中,通过Web技术访问、处理并显示数据,从而实现对井下物资生命周期的实时监测与管理。     

无线电能传输技术井下应用的设计

井下设备供电,一直是困扰煤矿企业的主要问题,有线电缆在井下容易发生断裂,存在较大的安全隐患。无线电能传输技术的发展,给煤矿井下带来了新的供电模式。特别是近几年受到广泛关注的谐振耦合式无线电能传输理论,其传输效率高,且非常适合井下巷道的中等传输距离。本文将从无线电能传输技术的基本理论入手,设计和提出一种适合井下应用的无线电能传输系统。