基于信号强度的煤矿井下全覆盖定位算法研究

为实现井下全覆盖的定位功能,对煤矿井下全覆盖定位算法进行研究,提出了半盲区线性插值预测算法和基于历史运动的预测模型的全盲区定位算法。在位置指纹技术的基础上,采用高斯模型对采样数据进行修正,并利用K邻近匹配算法和基于时间的补偿算法对实时定位阶段的数据进行进一步修正。选取相同的巷道对半盲区和盲区进行验证。     

基于改进卡尔曼滤波算法的煤矿井下跟踪方法

煤矿井下环境特殊,受限的多径衰落无线信道对跟踪技术提出了极大的挑战。提出了指纹匹配和卡尔曼滤波相结合的井下跟踪算法。首先利用卡尔曼-均值滤波器对采样RSSI值进行去噪等处理,然后执行指纹匹配算法得到观测点处的位置坐标作为跟踪中的观测值,并与真实值估算出井下观测噪声方差,最后采用改进的卡尔曼滤波算法跟踪目标运动轨迹。试验结果表明,改进的算法能够满足矿井下目标的跟踪精度及误差的要求,增强了跟踪系统的可靠性。     

煤矿井下无线传感器网络动态路由算法研究

 针对煤矿井下巷道的线型结构以及随着掘进工作的进行网络逐渐增大的特点,分析了无线传感器网络路由算法在矿井下的应用及制约网络的主要因素。从提高网络鲁棒性出发,提出一种线型网络动态路由算法,该算法结合定向扩散原理构建网络传输梯度,根据节点能量对路由节点进行量化分级,采用能量优先原则对传输路径进行动态选择。仿真结果表明,该算法能有效地均衡网络能耗,提高网络生存能力。     

煤矿井下基于RSSI的加权质心定位算法

针对基于无线传感器网络的矿井灾害无线监测信息系统,提出了一种基于接收信号强度（RSSI）的加权质心定位算法。算法首先动态获取路径衰落指数,然后通过加权质心算法计算出自身位置。动态获取路径衰落指数实时计算了定位区域下的路径损耗指数,能够准确反映巷道不同区域对信号衰落的影响,增强了测距算法对环境的适应能力。加权质心算法通过加权系数体现各参考节点对质心坐标决定权的大小,提高了定位精度。实验测试表明,算法提高了定位精度,计算量小,定位流程简单,适合用于煤矿井下环境。     

基于滤波算法的煤矿井下定位技术研究

煤矿井下无线信道容易受到非视距和多径衰落影响,基于RSSI的定位系统误差较大,研究了一种新的井下定位算法。对卡尔曼滤波算法进行研究,抑制测距误差,建立井下信道模型;提出一种协调器节点选取最优参考节点组的方法,利用信道模型和加权最小二乘法确定移动未知节点位置信息;进一步通过扩展卡尔曼滤波算法求精数据,实现煤矿井下矿工及设备的实时定位。井下巷道实验表明,该算法误差控制在3 m以内,提高了定位精度,增强了定位系统的可靠性,可用于煤矿井下定位。     

面向煤矿井下的改进分布式目标跟踪算法

提出一种面向煤矿井下线性拟合和卡尔曼滤波相结合的改进分布式目标跟踪算法。根据移动目标的当前位置建立动态簇,簇头节点集中处理簇成员节点发来的最新观测数据,结合线性拟合算法和卡尔曼滤波算法对移动目标进行预测,将线性拟合的预测值和卡尔曼滤波预测值作为真正的预测值,得到目标的状态估计,通过这样的改进可实时的修正预测值。仿真结果表明,与传统的分布式目标跟踪算法比较,改进算法集中了2种算法的优点,有很好的跟踪性能。     

Zigbee技术无线传感器网络在煤矿井下环境监测中的应用研究

提出了1种基于Zigbee无线传感器网络井下环境监测系统,系统将Zigbee无线网络与以太网相结合,实时采集温度、湿度和甲烷浓度,将数据传送到上位机,由上位机对数据分析并对井下环境进行评价。     

无线传感器网络在煤矿井下的应用

针对我国现在煤矿生产的现状,对无线传感器网络的安全监测系统在煤矿中的应用进行了论述,对无线传感器网络进行了简单的介绍,阐述了基于无线传感器网络的安全监测系统设计,最后对该网络在煤矿安全生产中的应用进行了分析。     

煤矿井下无线多媒体传感器网络区分服务的QoS-MAC协议

归纳了煤矿井下传感数据业务、语音业务和视频业务的发送频次、带宽、时延和方向等特点以及对网络服务质量保障的要求,提出了一种煤矿井下无线多媒体传感器网络区分服务的Qo SMAC协议。通过为传感数据业务、语音业务和视频业务设计不同的竞争窗口,实现了3种业务的区分服务,可保障3种业务不同的服务质量需求。建立了3种业务退避级数和退避时间计数器的Markov链模型,分析了区分服务的Qo S-MAC协议的饱和吞吐量和MAC层接入时延方面的性能。仿真实验结果表明,在低负载状态下和高负载状态下,所提出的煤矿井下区分服务的Qo S-MAC协议可以通过减小视频业务的吞吐量来增加传感数据业务和语音业务的吞吐量,通过增大视频业务的时延来减小传感数据业务和语音业务的时延。     

基于Zigbee技术的煤矿井下GIS辅助定位算法

针对无线传感器网络井下定位与跟踪系统中移动节点在参考节点数目小于3的情况下无法定位的问题,提出了基于Zigbee技术的井下GIS辅助定位算法,依据Zigbee网络的测量数据通过对GIS中图层、图元的操作来完成移动节点在信标节点不足情况下的定位跟踪和无信标节点情况下的区域估计.实验结果表明,该定位算法平均纵向定位误差小于2.5 m,横向误差小于1/2巷道宽度,在3～8 m宽的巷道内点位误差为2.5～5.0 m,跟踪延迟少于1 s,具有较好的定位与跟踪性能,有效地扩大了井下定位网络的覆盖范围.     

一种改进的煤矿井下的无线定位算法（增刊）

人员定位系统在煤矿安全监控中起着举足轻重的地位。基于WIFI的无线定位具有成本低、部署简单的优点一直是很多研究者的研究热点,由于煤矿井下巷道内的煤尘、空气潮湿、遮挡等因素使得 WIFI信号易产生多径效应,造成通常的定位算法的坐标估计误差较大。然而煤矿井下人员定位都没有有效的处理多径效应的影响。本文研究了利用相邻时间补偿法来减少由于多径效应造成的定位误差,仿真实验表明本文提出的算法有效的解决了多径效应的影响,提高了基于WIFI定位算法的精度。     

基于WSN的矿井事故搜索探测多机器人系统

为解决煤矿井下事故中环境探测、人员搜索定位、远程通信等问题,建立了一种基于无线传感器网络的子母式多机器人系统,设计了子、母2种机器人构型并具体分析了其越障性能,提出了以子机器人为节点的链状冗余传感器网络结构,建立了一种基于FPGA软核的多传感器接口模块.初步实验证实,这种以移动机器人为节点,采用无线传感器网络技术将多机器人协调控制而实现的矿井搜索探测多机器人系统,能够在井下复杂地形中运动并配置多机器人节点,搭建无线多跳通讯网络,实现井下信息获取和多机器人控制.     

煤矿井下中频移动通信技术方案研究

分析了煤矿井下移动通信技术的特点,对比了井下不同的移动通信方式,指出中频(IF)无线电通信是煤矿井下恶劣环境中的最有效通信方式,并在技术上给出了设计方案。     

基于改进人工势场的矿井导航装置路径规划

矿井中障碍物密集且移动,这给煤矿井下导航装置路径规划造成了极大的困难。结合原有的传统人工势场法,通过将相对速度场和相对加速度场引入势场函数中,改进引力势场函数,使矿井机器人、无人机等导航装置在路径规划中,充分考虑导航装置自身的移动信息,使躲避移动障碍物成为可能,并且避免动目标陷入局部极小点;针对路径规划过程中路径最优化的问题,提出了"全局势场线"的概念,使导航装置在局部路径规划的同时,充分考虑到全局的规划信息,避免局部规划与全局规划冲突,从而选取最优的路径进行导航。提出的方法通过仿真和地面模拟测试,结果证明,该方法可以帮助导航装置在煤矿井下成功躲避移动障碍物,避免与移动障碍物发生碰撞导致路径规划失败,同时处理复杂多变的环境,优化避障路径,最终到达目标位置,完成导航装置的路径规划任务。     

混合结构矿井应急救援无线Mesh网络及其路由算法

为提高井下应急救援无线Mesh网络的鲁棒性,提出了基于混合网状网结构的组网模式。在该模式下,无线终端参与无线Mesh网络组网,能够在骨干传输网络出现问题时对数据进行路由转发,从而消除了传统基础设施结构应急救援无线Mesh网络中终端通信对骨干传输网络的绝对依赖。此外,针对该模式下Mesh终端能耗较高的问题,进一步提出了一种改进AODV路由策略。该策略在AODV路由协议的基础上增加了节点类型信息与通信状态信息,根据节点类型与通信状态决定路由选择方式,实现了路由选择过程对Mesh终端的识别与避免,从而节约了无线Mesh终端能量。针对该策略的路由性能的仿真结果表明,该策略相比AODV提高了矿井应急救援无线Mesh网络的吞吐性能、传输稳定性与实时性;当骨干路由节点发生故障时,该策略能够快速重建路由,具有较强的路由恢复能力。     

浅论内蒙古自治区准格尔煤田老三沟井田煤炭地下气化可行性

煤炭地下气化技术是集建井、开采、气化三大工艺为一体的前沿技术,对于提高煤炭资源利用率,降低开采成本等具有先天优势。内蒙古自治区准格尔煤田老三沟井田是国家煤制天然气项目配套煤炭资源开采区,通过从地质资源条件、技术成熟度、经济效益等方面的可行性分析,结果表明老三沟井田运用煤炭地下气化技术是可行的。依据可行性分析结论,提出老三沟井田开展煤炭地下气化示范实验项目初步设想方案,方案涉及实验区优选、工艺技术选择、产品方向及融资渠道分析等方面,为老三沟井田后期规模化煤炭地下气化开发生产提供了有益参考。     

基于GIS和人工神经网络的井下无线传感器网络定位数据修正方法研究

 针对传感器节点在自身定位过程中,受煤矿井下巷道复杂环境因素的影响,导致定位结果不够精确的问题,利用GIS系统的地图管理功能和人工神经网络（Artificial Neural Network）无需建立数学模型的特点,提出了GIS—ANN修正方法。实验结果表明：该方法对存在误差的节点坐标进行了有效的修正,从而提高了节点自身定位的精度。     

Environmental influence on mesh corrosion in underground coal mines

Abstract

The effect of corrosion on different steel mesh types was examined in a Controlled Mine Environment laboratory which recreated underground mine environmental conditions. Corrosion rates of mesh at different testing conditions were calculated and weld strengths of the corroded mesh were examined. Mesh specimens in ‘dry’ conditions had no significant corrosion effects over 12 weeks. However, ‘wet-dry cycle’ mesh specimens exhibited significant corrosion rapidly, with estimated corrosion rates of around 0.01 mm/yr for galvanised mesh, whether sprayed once or three times daily, 0.70 mm/yr for three times daily sprayed black mesh and 0.48 mm/yr for once daily sprayed black mesh. The mesh corrosion mechanism was dramatically changed by wet-dry cycle. The results are indicative of the behaviour of installed mesh.