一种新型煤矿井下无线通信系统研究

针对应急救援常用的救灾通信电话存在通信链路建立时间长、通话质量差、不能实时在线等问题,提出了一种基于Mesh多跳和跳频扩谱技术的煤矿井下无线通信系统的设计方案。采用骨干路由节点和中继路由节点相互配合构建Mesh多跳的基础结构,同时采用多射频多通道技术来提高多跳子系统的容量、多跳次数及覆盖范围;针对跳频扩谱通信链路中需要解决多频天线技术和异频无线路由技术的问题,采用改进型最小费用路由算法来确保在灾变后煤矿井下不确定性因素增强的情况下,无线传输选择最优路由链路。测试结果表明,该系统能够实时准确地将井下信息传送到地面救援指挥中心,且能够实现地面救援指挥中心与井下救护队员的直接对话和通信指挥,提升了应急救援能力。     

一种新型煤矿井下巷道精确定位方法

针对现有煤矿井下基于电磁波的定位系统存在定位精度不高的问题,提出了基于可见光通信的煤矿井下精确定位方法。该方法应用可见光通信技术,采用LED光源广播自身位置信息,依据移动终端接收光信号的强度,计算出移动终端与特定LED光源点的距离,进行二维和三维的精确定位,定位精度可以达到几厘米。相比电磁波定位手段,该方法有效克服了多径干扰现象,定位效果显著。     

一种新型的煤矿井下无线通信基带语音设计方案

文章介绍了一种采用CMX639作为煤矿井下无线通信语音基带控制芯片的设计方案。通过比较目前常见的语音编码方式的各种性能,提出了采用CVSD调制的语音编码方案,并给出了基带与语音电路以及语音功率放大电路的设计。实验结果表明,该设计方案的语音质量较好,非常适用于煤矿井下环境的移动通信设备。     

一种煤矿井下图像压缩方法

针对煤矿井下视频监控图像数据量大而导致传输、存储困难等问题,提出了一种基于改进压缩感知算法的图像压缩方法。首先采用Coiflet2小波变换原理对采集图像数据进行稀疏化,然后通过测量矩阵对稀疏化的图像数据进行测量,得到测量数据,最后采用正交匹配追踪算法和小波反变换重构图像。实验结果表明,该方法有效压缩了图像大小,且能够很好地还原图像。     

一种煤矿井下图像增强算法

针对煤矿井下监控图像对比度低、视觉效果差等问题,采用一种基于引导滤波的单尺度Retinex算法进行煤矿井下图像增强。该算法采用具有保边平滑功能的引导滤波进行照度估计,并与原图像进行卷积运算,获得反映自身属性的反射分量,然后针对经反对数变换的反射分量,采用改进的局部对比度增强方法提高图像暗区的对比度,最后得到增强图像。实验结果表明,该算法在对比度提升、细节增强、消噪方面取得了较好的效果。     

一种新型实用的煤矿井下高压综合保护测控装置

介绍了一种基于DSP芯片的煤矿井下高压综合保护测控装置,并对其硬件系统、保护软件的可靠性设计以及保护功能等进行了详细的分析。现场应用证明该装置功能完善、运行可靠。     

一种煤矿井下视频图像增强算法

煤矿井下视频图像存在亮度不均、细节纹理模糊不清、噪声较多等问题,而常用的图像增强算法在处理煤矿井下视频图像时会出现图像失真、图像层次不清、处理效率低等缺点。针对上述问题,提出了一种基于对比度受限函数和反馈函数的煤矿井下视频图像增强算法。该算法首先结合加权平均法和中值滤波对图像进行灰度化和去噪预处理;然后通过对比度受限函数对图像对比度进行限幅增强;最后通过反馈函数调节图像的灰度级,对图像层次进行增强。实验结果表明,该算法可有效改善煤矿井下视频图像失真情况,图像层次分明,且具有较快的处理速度。     

一种煤矿井下低照度图像增强算法

针对多尺度Retinex算法在处理煤矿井下低照度图像时存在细节增强不足和耗时等问题,提出了一种基于光照校正的快速多尺度Retinex算法对煤矿井下低照度图像进行增强。该算法通过计算高斯模糊后图像的每个像素点的亮度值,将图像划分为暗调区域和高光区域,并对不同区域进行光照校正,从而降低高光区域的亮度,保证不过分曝光,同时提升较暗区域的亮度,凸显更多细节信息;利用三次快速均值滤波代替高斯滤波来估计光照强度,减少算法耗时。实验结果表明,该算法能有效提高图像的亮度和对比度,增强图像中暗调区域和高光区域的细节,具有较快的处理速度。     

一种基于RFID的煤矿井下人员定位系统

针对我国煤矿安全现状,研究确定了一种基于RFID和嵌入式技术的煤矿井下人员定位系统,描述了系统的主要结构和工作原理,并给出了系统的软件框图。     

一种新型的井下无线通信组网方式

介绍了一种适合煤矿井下工作特点的无线通信组网方式。组网采用小区制频率复用技术 ,每个小区的基站用 1个载频 ,小区半径为 5 0 0m ,小区基站有 3个话音信道、1个专用信令信道 ,多址采用TDMA方式。为改善呼损率和提高通信系统可靠性以防基站故障时出现盲区 ,设计了直通方式 ,使在 0 .5km距离内移动台之间的话音数据可以不通过基站 ,并且各自还能接收本小区基站的信令以响应高级别的呼叫     

一种新型的井下事故救助方法

本文主要针对目前频发的井下事故提出了基于RFID(无线射频识别)技术的井下事故救助方案。总体制定了方案的设计框图、系统构架等,并对险情的发生情况进行了分类说明,当发生在外部的险情被探测到时,由信息总控台发送报警信息到读写器以及时通知矿井作业人员迅速撤离到安全区;当井下的险情被发现时,将险情通过作业人员身上携带的电子标签发送给读写器再传到外部的信息总控台,以最大程度提高整个煤矿业的安全系数。     

一种煤矿井下监控视频图像预处理方法

针对煤矿井下照度低、粉尘大、强光干扰多而导致监控视频图像模糊、容易出现目标检测失误等问题,提出了一种煤矿井下监控视频图像预处理方法。引入直方图均衡化算法将灰度值从集中在某段灰度级区域的非均匀分布状态变换为均匀分布状态,扩展像素灰度值的动态范围;采用多特征判断法即通过灰度阈值、差分阈值、尺寸阈值3个方面判断检测到的目标是否为光斑。实验结果表明,该方法能有效增强图像对比度,改善图像质量,识别并滤除光斑,从而提高目标检测的有效性。     

一种煤矿井下输煤大块物检测方法

针对现有煤矿井下输煤大块物检测方法存在无法检测大块物数量且检测精度不高的问题,提出了一种基于改进HED神经网络融合Canny算子的煤矿井下输煤大块物检测方法。采用提取反射分量结合边缘保留滤波方法对采集的图像进行预处理,增强图像亮度、对比度,加深图像边缘信息;将预处理的图像代入改进的HED神经网络与Canny算子的融合模型中,得到连续的大块物边缘图像,根据边缘图像做非运算得到二值化填充图像;对二值化填充图像中的大块物进行矩形标注,计算出大块物像素个数与面积;统计大块物数量并判断大块物面积是否高于设定阈值,若高于设定阈值,则报警。实验结果表明,基于改进HED神经网络融合Canny算子的煤矿井下输煤大块物检测方法具有较好的边缘检测效果,能够有效降低图像边缘检测误差,有效统计出大块物数量,并能计算出大块物的面积。     

一种新型井下自动上卸料装置

针对井下喷浆支护过程中,混凝土干拌物进入搅拌机的过程因采用人工上料方式而导致效率低的问题,通过分析现有自动上卸料装置结构,提出了一种新型井下自动上卸料装置,重点介绍了该装置的结构设计。该装置采用履带行走机构,能够随搅拌机移动;采用闭合抓斗,减少了粉尘;自动进行上卸料工作,有利于提高支护效率。     

一种新型井下人员组合定位系统设计

针对目前井下人员定位精度低、无法实时全局定位、搜救被困人员困难等问题,设计了一种基于微惯性测量组合(MIMU)导航技术和WiFi技术相结合的井下人员组合定位系统;给出了发生矿难后的基于该组合定位系统的搜救方案。该系统利用WiFi提供的可靠位置信息来给定MIMU最初的位置信息并校正MIMU的位置,弥补了MIMU误差随时间累积的缺点;利用MIMU的实时全局定位来弥补WiFi的局部定位。选用卡尔曼滤波将两者进行信息融合,进行最优组合处理。测试结果表明,该系统实现了对矿井井下人员实时三维全局定位及快速搜救,具有一定的工程实际意义。     

一种新型井下人员组合定位系统设计

针对目前井下人员定位精度低、无法实时全局定位、搜救被困人员困难等问题,设计了一种基于微惯性测量组合(MIMU)导航技术和WiFi技术相结合的井下人员组合定位系统;给出了发生矿难后的基于该组合定位系统的搜救方案。该系统利用WiFi提供的可靠位置信息来给定MIMU最初的位置信息并校正MIMU的位置,弥补了MIMU误差随时间累积的缺点;利用MIMU的实时全局定位来弥补WiFi的局部定位。选用卡尔曼滤波将两者进行信息融合,进行最优组合处理。测试结果表明,该系统实现了对矿井井下人员实时三维全局定位及快速搜救,具有一定的工程实际意义。     

一种改进的煤矿井下指纹定位匹配算法

煤矿井下环境复杂多变,对人员精确定位技术挑战很大。目前矿井巷道中采用基于接收信号强度指示RSSI(Received Signal Strength Indication)的位置指纹定位算法存在定位目标漂移、抖动和定位精度不高等问题。提出一种改进的指纹定位匹配算法,该算法将K邻近算法和最短历史路径匹配法联合并利用速度限定位置估计补偿算法对定位精度进行修正。利用在煤矿巷道中的实测数据,对改进的匹配算法进行了验证与误差分析。仿真结果表明,改进后的算法能够提高定位精度,满足矿井人员定位、目标跟踪和目标轨迹查询等要求。     

一种应用于煤矿井下线型WSN的时间同步算法

针对煤矿井下线型网络结构的特殊性及传统TPSN算法存在线型网络末端节点同步误差比较大的问题,提出了基于分簇结构的线型WSN时间同步算法。该算法以传统分簇算法为基础,运用时钟漂移补偿、异常数据过滤技术,降低了网络的时间同步误差,同时平衡了整个网络的能量损耗。仿真结果证明了该算法的正确性。     

一种应用于煤矿井下LEACH路由协议的改进

介绍感知矿山物联网的建设目的;分析了LEACH协议应用于煤矿井下的优势及不足。针对煤矿井下的特殊地理环境,分析了LEACH协议应用于煤矿井下形成的"热区"问题的原因,从而得出网络总能耗和传感器网络生命周期在煤矿井下的重要性。在此基础上,提出了适合于煤矿井下的LEACH—I协议。通过Matlab仿真,LEACH—I协议在网络总能耗和传感器网络生命周期等性能优于LEACH,更适合应用于煤矿井下。     

一种改进的煤矿井下无线传感器网络定位算法

针对煤矿井下巷道狭长,传感器节点分布不均匀,环境恶劣,井下人员定位不明确。传统算法定位精度不高。为此,提出一种改进DV-Hop的煤矿井下节点定位方法,利用无线信号同种介质中传播速度不变性,并利用节点间数据包传送时间对未知节点的估计距离进行修正。实验结果表明,改进算法有效地提高了无线传感器网络节点的定位精度,减少了定位误差,更加适合于类似于煤矿井下场景的定位需求。