认知无线电技术在煤矿井下的应用研究

针对现有煤矿井下无线通信系统载频和调制方式等参数固定、无法适应巷道信道模型变化而导致通信可靠性低的问题,提出了在煤矿井下无线通信系统中应用认知无线电技术的方案,即利用认知无线电技术感知通信系统所处巷道的频谱和信道模型,实时、自适应地调整载频、调制方式等传输参数的特点,从而优化煤矿井下无线通信网络的传输性能;综合分析了认知无线电在煤矿井下应用的可行性;最后给出了认知无线电在煤矿井下应用的实现模式。     

基于DSP的自适应滤波器在煤矿井下通信中的应用

针对煤矿井下严重的环境噪声问题,文章将基于DSP的自适应滤波器应用于煤矿井下通信系统中进行系统识别和噪声消除。实践证明该滤波器较好地实现了系统识别和噪声消除,能够达到改善井下通信质量、增加井下通信距离的效果。     

基于Android的井下智能终端系统的设计与实现

利用井下Wi-Fi网络,应用P2P连接、UDP通信及XML解析等技术设计了一个基于Android的井下智能终端系统。该系统终端可以自动接入煤矿井下现有的802.11N等网络,实现与矿山已经建立的感知网络和现存的矿山6大系统进行实时数据交换以及人员的可视化通信。智能系统包括数据层、服务层和客户层。依靠井下物联网服务层获取井下传感设备返回的数据,借助于Wi-Fi网络通信实现服务层和客户层的互动,客户层的客户端可以实现可视化操作,可以随时了解井下环境现状和生产状况,更高效地帮助煤矿预防生产事故,提高生产安全系数。     

基于压缩感知和WSNs的井下应急语音通信系统设计

考虑到井下应急救灾的需要,设计了一种基于压缩感知和无线传感器网络(WSNs)的矿井应急语音通信系统.根据语音信号的稀疏性,采用压缩感知的方法,对语音信号进行随机采样并传输,在Sink接收端,分别利用OMP算法和CoSaMP算法进行信号重构,对比仿真实验表明:CoSaMP重构效果较好.考虑到井下无线信号传输受限,进行了井下无线通信实验,表明在通信距离为20m情况下,可实时可靠地实现井下应急语音通信.     

基于贪心思想的三维空间定向混合路由协议

针对煤矿安全发展和科技创新的战略要求,为了提高无线传感器网络（ WSNs）煤矿安全监测系统的实用效能,提出了一种适用于煤矿井下的基于贪心思想的定向三维空间混合路由（ GIDR）协议。通过分析煤矿井下特殊的空间特点,根据空间镶嵌理论选用三角棱柱进行三维空间填充。该算法通过感知节点的剩余能量和转播因子进行分簇,在建立簇间路由时利用贪心思想实现簇首与基站最优路径多跳通信。仿真结果表明：GIDR在能量开销和均衡性等方面具有较好的性能,适用于煤矿井下特殊空间环境的安全监测。     

消息中间件技术在煤矿井下通信系统中的应用

针对矿井TD-SCDMA通信系统易受环境影响而发生传输数据丢失或错误的问题,提出将消息中间件技术引入煤矿井下通信系统的方案,介绍了通信系统的4层架构,重点阐述了消息中间件技术在煤矿井下通信系统中的应用实现。消息中间件为通信系统各层之间提供同步和异步连接,通过使用"确保信息传输"技术、消息解析与过滤技术、异常处理技术以及Hibernate技术,实现了数据在传输过程中不丢、不错、不漏。测试结果表明,引入消息中间件技术后,煤矿井下通信系统的数据处理速度有了很大提高,出错率明显降低。     

变换域通信系统在煤矿井下的应用研究

针对煤矿井下复杂的电磁环境以及现有矿用无线通信系统抗干扰能力差的问题,分析了变换域通信系统应用于煤矿井下的可行性,提出了矿井变换域通信系统发射机和接收机的设计方案,并模拟井下电磁环境对矿井变换域通信系统的功率谱、阈值比较后的功率谱、调制波形和误码率进行了仿真分析。分析结果表明,该系统具有较好的抗干扰和抗噪声特性及较低的误码率,可在复杂的电磁场环境中有效地通信。     

一种基于SIMULINK的新颖卫星抗截获系统仿真

SIMULINK是一个进行动态系统建模和仿真分析的软件包,其最大特点是可在仿真过程中改变系统参数,实时观察系统行为的变化。利用SIMULINK平台对一种融入了频谱感知和频谱分割技术的卫星抗截获通信系统进行仿真,该通信系统通过频谱感知技术获取频谱空隙的分布情况,然后利用频谱分割技术将信号频谱进行分散化,插入并隐蔽在正常通信频谱之中实现隐蔽通信。通过SIMULINK仿真分析,可得到从调制、分割、到聚合和解调等各个环节的的卫星通信系统的眼图和频谱图及其相关的频域技术数据,可用于指导硬件设计。     

基于PLC的智能仪表通信协议解析设计与实现

针对煤矿井上、井下变电所内部数据采集繁琐、环境恶劣、不利于实时监控与管理等特点,采用西门子S7-1500可编程逻辑控制器(PLC),与变电所内智能仪表、综保设备通过Modbus方式进行通信。考虑到变电所设备之间厂家不同导致通信协议的不同,提出通过TIA V15编程软件对PLC进行通信协议解析程序的编写,使PLC可以与不同协议的设备进行通信,实现远程对智能仪表电压、电流等数据的监测以及对综保设备开关的开、合闸控制等,达到在地面中央集控室对井下采区变电所实现远程"四遥"功能。目前,该系统已在煤矿压风机房投入运行。该系统的成功运行,为未来实现井下智能化无人变电所奠定了基础。     

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。     

基于CDMA技术的矿井无线通信系统的设计与应用

文章介绍了基于CDMA技术的矿井无线通信系统的结构、地面及井下无线覆盖方案、主要的井下无线通信设备及系统所实现的功能特点等,并将该系统与现有的煤矿井下无线通信系统的性能进行了比较分析。该系统已在多个矿井推广使用,使用效果较好。     

多网合一信息集成系统在煤矿应用的设想

针对目前煤矿各监控系统相对独立、数据评定不够准确等问题,提出一种煤矿多网合一信息集成系统方案,给出了该系统的架构和工作原理,探讨了该系统的关键技术,并对该系统在煤矿的具体应用进行了设想。该系统可集成矿井人员定位系统、无线通信系统、环境监控系统、视频监控系统、车辆管理系统等,对于煤矿安全生产及管理具有重要意义。     

煤矿无线通信系统的现状与发展

文章分析比较了目前煤矿主流的无线通信系统的技术特性,论述了煤矿无线通信系统的发展方向,指出构建煤矿无线通信系统应根据矿井实际情况,结合各种无线通信技术的性能参数,选择合适的无线通信系统进行优化组合设计。     

现代化矿井通信技术与系统

提出了由矿用有线调度通信系统、矿井移动通信系统、矿井广播通信系统和矿井救灾通信系统等组成的煤矿井下通信技术体系。提出矿用调度通信系统应采用矿用有线调度通信系统。提出全矿井移动通信系统宜采用WiFi、3G、4G等通信技术。提出矿井广播通信系统既可采用矿用有线调度通信系统远程供电广播技术,也可采用基于以太环网和无源光网络的IP通信技术。提出矿井救灾通信系统应采用无线多媒体通信技术,宜采用WiFi和MESH等通信技术。提出矿井移动通信系统应满足手机脱网通信、基站脱网通信、无线自组织网络、接入煤矿井下有线宽带传输平台等要求。指出在手机脱网通信、接入煤矿井下有线宽带传输平台、无线自组织网络、矿用无线摄像机、基站脱网通信、多功能矿井移动通信系统、矿井无线宽带传输等方面,WiFi优于WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。提出多功能矿井移动通信系统和矿井无线宽带传输宜采用WiFi。     

矿用5G频段选择及天线优化设置研究

矿井无线通信和矿用5G移动通信技术是煤矿智能化关键技术之一。为提高煤矿井下无线传输距离、绕射能力及无线通信系统的稳定性和可靠性,减少基站用量、组网成本和维护工作量,研究了矿用5G工作频段和基站天线位置对无线传输损耗和传输距离的影响。主要结论如下:①煤矿井下无线发射功率受本质安全防爆限制,接收灵敏度受电磁噪声限制,天线增益受本质安全防爆和巷道空间限制。在煤矿井下无线发射功率、接收灵敏度、天线增益受限的情况下,应通过优选无线工作频段和优化天线设置位置,提高矿井无线传输距离和绕射能力,提高系统稳定性和可靠性,减少基站用量、组网成本和维护工作量。②矿用5G工作频段应优选700 MHz。煤矿井下700 MHz频段与现有5G其他工作频段2.6,3.5,4.9 GHz相比,具有无线传输损耗小、无线传输距离远、绕射能力强、基站用量少、组网成本低和维护工作量小等优点。③提出的传输损耗/位置变化率分析方法便于分析巷道横向不同区域位置变化引起的无线传输损耗变化情况。④无线基站天线应靠近巷帮设置,距巷帮不小于0.01 m,垂向位于巷道高度约2/5处。这样既不影响行人和行车、便于安装维护,也可以满足无线传输损耗较小、无线传输距离较远的要求。⑤矿用手机、人员定位卡、便携式无线甲烷检测报警仪、多功能无线矿灯、便携式无线摄像机、便携式无线仪器设备、可穿戴无线设备、车辆定位卡、车载无线设备、无线摄像机、无线传感器、物联网设备等无线终端,在不影响使用的条件下应尽量靠近巷道中心,以提高无线传输距离。     

煤矿工作面无线全覆盖通信系统设计

根据煤矿工作面无线通信的需求,分析了现有工作面有线通信和无线通信技术的优缺点,提出了一种基于无线网状网和ZigBee技术的煤矿工作面无线全覆盖通信系统设计方案,并介绍了综合基站和WiFi网关的设计。测试结果表明,该系统能够满足工作面数据、语音、视频等不同信息的无线传输需求,实现了工作面无线信号的全覆盖。     

超宽带无线通信技术在煤矿井下的应用探讨

针对目前煤矿井下无线通信的状况,提出了将超宽带(UWB)无线通信技术应用于煤矿井下的设想。介绍了超宽带无线通信技术的概念、特点及系统组成,探讨了超宽带无线技术用于煤矿井下通信时,窄脉冲波形的确定、系统方案的选择及其应用的场合等问题。最后指出超宽带信号在矿井巷道中的传播特性研究对于设计煤矿井下UWB无线通信系统是至关重要的一步。     

煤矿绿色无线通信关键技术探讨

从透地通信、感应通信、漏泄通信、小灵通通信、WiFi通信及3G通信等煤矿无线通信技术的现状出发,分析了现有煤矿无线通信技术存在的问题;结合绿色无线通信的概念和特点,详细介绍了煤矿无线通信网络能效分析、煤矿绿色无线通信标准建立、高能效覆盖方法设计、无线网络协作通信技术及高能效实时传输技术等煤矿绿色无线通信的关键技术。     

WCDMA无线通信系统在煤矿的应用分析

针对当前煤矿对无线通信系统的要求,分析比较了现有矿用无线通信系统的特点,阐述了WCDMA矿用无线通信系统的优势,并对其关键技术进行分析;介绍了该系统的网络架构和功能特点。应用结果表明,该系统能够满足煤矿日常生产管理的通信需要。     

Chirp超宽带无线通信技术在矿井下的应用研究

针对目前矿井下无线通信状况,提出了把Chirp-超宽带无线通信技术应用到矿井下的设想.介绍了线性调频超宽带无线通信技术及其数字特性,得出相同的信噪比下Chirp-BOK UWB比2-PPM UWB有较小的误码率的结论,探讨了线性调频超宽带无线技术用于矿井下通信的可行性,并指出超宽带信号在矿井巷道中的传播特性研究对于设计...