基于雷达与视觉融合的双模态煤矿井下环境感知技术

环境感知是煤矿巡检机器人、视觉测量系统等场景应用的关键技术。单模态环境感知技术对煤矿井下复杂环境的感知能力较差。提出了雷达与视觉双模态空间融合方法,通过激光雷达和摄像仪之间的坐标转换来实现二者采集信息的融合,从而提高环境感知能力。为了更好地提取目标特征信息,提出了双模态融合环境感知网络架构技术路线：摄像仪和雷达采集的环境信息经雷达与视觉双模态空间融合方法进行融合处理,多模态特征融合网络模块提取融合信息中的目标特征,多任务处理网络模块采用不同的任务头处理目标特征信息,完成目标检测、图像分割、目标分类等环境感知任务。采用YOLOv5s目标检测算法搭建双模态特征提取网络模块进行实验,结果表明：基于雷达与视觉融合的双模态煤矿井下环境感知技术对井下巷道环境下行人检测的成功率较视觉、雷达感知分别提升15%,10%,对车道线、标志牌等各类目标分割的平均精度均值较视觉感知均提高10%以上,有效提升了煤矿井下环境感知能力,可为煤矿道路环境感知、视觉测量系统、无人矿车导航系统、矿井搜救机器人等应用场景提供技术支持。     

智能环境基于用户交互模态的情境感知服务

智能环境系统构成的复杂性和大量的情境信息增加了为用户提供和布局服务的难度。情境感知服务系统能感知系统运行和人机交互情境,根据相应的决策机制选择适当的设备为用户提供服务,从而简化环境设施的功能布局。在决策过程中引入用户交互模态信息有利于系统根据用户的交互能力和对人机界面的偏好提供服务。把情境细分为用户信息、设备信息、软件信息和环境拓扑信息,针对智能环境提出了一种基于用户交互模态的情境感知服务系统,同时详细说明了利用该技术选择服务的推理过程及其应用方法。通过智慧家庭环境中的场景案例验证了该系统的有效性。     

城市内涝三维可视化应急管理信息系统

为提升城市防洪减灾能力,通过融合北斗卫星监控、大数据分析、云服务和综合集成等技术,设计城市内涝三维可视化应急管理信息系统。构建包含感知层、数据层、服务层、应用层和客户层的系统体系架构,采用北斗技术实现多源信息的全天候、多维度动态监测与传输,同时基于Hadoop平台对海量数据资源进行分析和存储,构建城市三维可视化集成环境,利用综合集成技术为用户提供个性化的内涝应急管理服务。以西安市为研究区域,实现系统多源信息资源分析、内涝监测、内涝预警和内涝预案等功能模块。应用结果表明,该系统可提供全天候、多方位的内涝应急管理服务,适用性强、可扩展性好,能够为科学应对城市内涝提供决策支持。     

物联网环境下多智能体决策信息支持技术

随着物联网技术的不断发展,传感器网络得到了广泛的应用并成为信息技术领域重要的基础设施。尤其是传感网络提供的实时感知信息,为许多智能应用提供了充分的信息支持和必要的决策依据。然而,由于智能应用的实时感知信息需求通常无法转化为简单的查询请求与传感器底层查询接口准确匹配,因此,基于物联网的智能决策常常无法准确获取到决策相关的实时信息。针对此问题,提出一个基于语义覆盖网的物联网信息资源描述、推理和应用模型,并以多智能体系统决策支持为应用基础,研究了新型物联网环境下的多智能体决策信息支持技术。该技术以基于多智能体系统的团队导向规划的任务分解方法为核心,将复杂任务分解为若干简单子任务,并基于本体推理方法把子任务执行时需要的决策信息转化为精确、完备的传感器信息查询,从而实现从物联网中准确定位具体的传感器并获取相应感知信息的实时决策信息支持机制。     

煤矿信息全面感知与智慧决策系统

针对目前煤矿安全生产过程中存在煤矿信息感知能力差、决策水平低的问题,提出了一种煤矿信息全面感知与智慧决策系统。该系统由胶囊网络层、数据传输层和云服务层组成:胶囊网络层由人员位置与行为感知胶囊、设备状态感知胶囊、环境感知胶囊构成,实现煤矿"人、机、环"全面感知;数据传输层采用无线传感器网络与有线网络结合的方法来实现煤矿井下数据可靠传输;云服务层通过基于随机森林的智慧决策机制为煤矿生产高效、可靠决策提供了保障。实验结果验证了该系统的有效性。     

基于信息物理融合系统的水资源分配模型研究

为了提高建筑环境水资源优化分配这一目标,提出一种基于语义服务、多智能体和CPS(Cyber-Physical Systems)系统的水资源分配模型。模型中将语义服务与智能体相结合,利用语义转换的机理分析外界环境信息并提取可利用的目标信息,为粒子群决策算法提供数据来源,以此来实现决策目标的最优化处理,由多智能体对硬件设施进行控制。通过水资源分配模型的建立与试验性应用,论证了在资源优化分配中,CPS系统下的语义智能体结构与粒子群算法的结合对水资源系统调度的稳定性、决策性和速度等方面有进一步的提高。     

基于水利网格的资源整合与应用

在探讨网格技术的基础上,以主题信息服务、按需计算服务、个性化决策服务的高效化和便捷化为目标,构建了水利网格平台框架及平行系统,分别实现了异构信息的高效集成、计算力资源调度及服务可视化、卫星遥感MODIS数据的按需计算服务、基于平行系统的洪水预报以及基于网格系统的仿真模拟环境。以水利网格作为基础平台的资源整合与应用方案,能够有效的解决多种水利业务的分析、处理问题,并在一定程度上辅助支持了预报和决策。     

化工过程安全运行的信息物理融合系统模型

针对化工过程对安全性面临的问题与挑战,以感知控制论(Perceptual Control Theory,PCT)的层次性和信息处理与环境交互特性为科学基础,提出一种将信息物理融合系统(cyber-physical system,CPS)的概念和感知控制论相结合的PC-CPS模型。以此为基础,考虑化工过程的特点,构建化工过程安全运行的信息物理融合系统模型。该系统模型具有实时监测、信息共享、故障诊断、故障预测和基于知识的决策建议等功能,并对物理空间感知技术、信息空间融合技术及系统模型的实时性等关键技术进行分析。最后,通过环己烷无催化氧化过程的信息物理融合监控系统为例,描述并验证该系统模型可以用于化工过程,改善了系统运行的安全性。     

汽车驾驶员环境模型研究

该文在分析了汽车主动安全系统信息流程的基础上，提出了汽车驾驶员环境模型。该模型包括信息感知、安全决策和驾驶行为审计三部分。利用车载传感器实时获取的环境与汽车行驶状态的参数，构造了汽车行驶过程的特征模型，为安全决策提供可靠的信息源。然后，利用模糊积分方法融合多种相关信息，确定汽车应采用的安全运行模式，实现主动安全防撞决策。最后，提出了基于局部分析的映射变换方法，实时有效地实现了驾驶行为数据的分析处理，实现了驾驶行为审计。实验表明，系统能及时、准确地给出报警信号与决策支持信息。     

仓库管理信息物理融合系统

根据库房安全管理与事故预警的要求,提出将信息物理融合系统引入仓库管理。根据库房状态及其内部环境参量,结合库房仓储自身功能特点及运作规则,定制关于库房仓储管理的信息物理融合系统,构建具有感知环境、预警机制和自动监测等功能的仓库管理信息物理融合系统,通过分析,认为物料实体与环境信息的有机交互可以为管理者提供可靠监控方式,从而提高库房作业效率和监管水准,系统地初步应用验证该了模型的可行性。