基于多源传感的煤矿瓦斯监测预警机制研究与实现
这是一篇关于煤矿瓦斯预警,麻雀搜索算法,BP神经网络,定位算法的论文, 主要内容为煤炭在我国的一次能源生产消费中占有主体地位,是我国国民经济发展的重要支撑,煤炭的安全生产一直是人们关注的话题。近年来,随着经济和计算机技术的飞速发展,在信息化的背景下,煤矿信息化、自动化生产也被各国和各企业重视起来。煤矿安全事故中,煤矿瓦斯造成的煤矿事故占比一直居高不下,虽然我国煤矿生产安全事故百万吨死亡率变化趋势近几年有所下降,但相比欧美发达国家还是有一定的差距。因此,精准的煤矿瓦斯预警机制是煤矿安全生产的基础和前提。本文基于多源传感采集的数据,对麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)进行改进,并与支持向量机(Support Vector Machine,SVM)相融合,实现煤矿瓦斯安全预警,提出了基于BP神经网络自适应定位算法,提高定位算法精度,具体研究工作和成果如下:(1)针对麻雀搜索算法在初始化种群时出现的分布不均匀和搜索过程中易陷入局部最优的问题,本文通过引入伯努利映射和反向学习解决初始化种群不均匀问题,引入柯西变异跳出局部最优解,通过单纯形法得到全局最优解,得到改进算法BCMSSA,并建立BCMSSA-SVM煤矿瓦斯安全预警模型。本文通过七组对比实验检验了改进后的麻雀搜索算法的性能,相对其他智能优化算法和改进算法,BCMSSA拥有更好的收敛性能和寻优能力;设计四组实验验证了 BCMSSA-SVM煤矿瓦斯安全预警模型的有效性。(2)针对特殊环境下的人员定位不准问题,提出了基于BP神经网络自适应定位算法。该算法首先对多源数据进行预处理,在传统的定位算法的基础上进行改进,初步提高定位精度,其次将环境对信号的影响考虑到特殊场景下的定位技术中,通过BP神经网络,以环境参数作为输入条件,得到环境自适应路径损失系数,进一步提高定位算法的精度。通过六组对照实验,验证了基于BP神经网络自适应定位算法的性能,有效的提高了定位的精度。(3)本文以BCMSSA-SVM模型和BP神经网络自适应定位算法为基础,设计开发了基于B/S架构的煤矿瓦斯监测预警系统。煤矿瓦斯监测预警系统主要应用Spring Boot和Vue技术实现软件开发,使用MQTT传输协议实现数据的通信,煤矿瓦斯监测预警系统满足瓦斯安全预警和人员定位需求。
煤矿井下定位救援系统的设计与实现
这是一篇关于定位算法,RSSI算法,煤矿井下定位的论文, 主要内容为当前我国经济发展迅猛,人们生活水平与生活质量不断提高,社会发展对于煤炭资源的需求日益增加,从而极大的推动了煤炭行业的发展。众所周知,煤炭开采工作通常位于地表以下,大量对人体有害的气体,比如一氧化碳、瓦斯等充斥在巷道中,另外,由于煤矿井下地理环境的影响容易造成坍塌。煤矿井下作业因为高温、高压环境容易造成易燃易爆炸气体发生爆炸,因此,具有非常大的危险性。所以,一旦发生事故,高效救援工作至关重要。现代煤矿企业基本都会基于定位技术定位煤矿进行人员,目的是当井下事故发生时,能够使煤矿进行救援效率提高。基于分析比较当前定位算法,对基于RSSI测距算法与三边定位法进行应用,同时修正了系统的定位数据,使定位的精度提高,确保能够准确定位矿工;基于GIS技术对煤矿井下巷道电子地图进行绘制,实现煤矿井下信息有机结合电子地图,从而实现实时在巷道电子地图中实时的显示井下人员的空间位置;最后,基于Lab View软件平台,对煤矿井下人员定位与管理软件进行开发,使管理煤矿井下人员的信息、设备信息、回放人员轨迹、实时跟踪人员等得到实现。本文的主要内容包括:第一部分,绪论。主要介绍系统开发的背景与意义,对研究方法与研究目的进行概述,阐述研究内容;第二部分,全面阐述Big Zee技术与协议结构;从节点定位算法的方法、基于测距定位算法的测距定位原理以及基于测距定位算法未知节点定位对煤矿井下节点定位算法进行分析,为后文研究提供依据;第三部分,煤矿井下人员定位算法分析研究。主要对人员定位算法测距模型、RSSI测量数据处理、基于三边定位改进人员定位算法进行研究;第四部分,煤矿井下定位系统的整体设计。首先构建ZigBee网格,选择合适定位方法;第五部分,基于ZigBee的获取井下信息的方法研究。介绍信息获取的方法,对ZigBee技术进行介绍,对硬件模块配置进行分析。第六部分,系统设计与测试。对系统进行实现并且对数据进行测试。最后,对本文进行总结,并对下一步的工作进行展望。本系统一方面能够跟踪定位矿工,另一方面,为调度室对煤矿井下情况的了解提供保证,确保管理人员对矿工位置信息能够掌握,为调度分配井下人员提供方便,使发生灾难时能够实现双向通信与救助,同时具有记录井下人数、温度信息、湿度信息、历史信息等功能。
无线传感器网络分析管理平台设计
这是一篇关于无线传感器网络,拓扑结构,数据管理,定位算法的论文, 主要内容为在现有的无线传感器网络硬件实验平台基础之上,设计开发了一种无线传感器网络分析管理平台。 首先介绍了无线传感器网络后台管理软件的基本结构及选用的硬件实验平台,然后对无线传感器网络中计算节点位置的基本方法和基于接收信号强度RSSI的节点定位算法进行了详细介绍。在实现了基于理论模型的RSSI节点定位之后,通过对定位误差的分析,提出了一种基于物理参数测量的半经验模型。实验结果表明,本定位模型减小了节点定位时各节点间的硬件差异的影响,提高了定位精度。另外,本文将测边网平差应用于基于单跳邻居节点的无线传感器网络节点定位。仿真结果表明,此定位方法能有效提高无线传感器网络节点的定位精度。 此分析管理平台提供了多种形式的用户接口,包括拓扑树结构视图、节点列表、程序状态和数据包视图、数据管理、实时曲线图显示和节点定位等功能。 用此分析管理平台结合相应的传感器网络节点既可以满足无线传感器网络实验教学需要,也可以用于构成实际无线传感器网络应用系统,具有一定实际应用价值。
无线传感器网络分析管理平台设计
这是一篇关于无线传感器网络,拓扑结构,数据管理,定位算法的论文, 主要内容为在现有的无线传感器网络硬件实验平台基础之上,设计开发了一种无线传感器网络分析管理平台。 首先介绍了无线传感器网络后台管理软件的基本结构及选用的硬件实验平台,然后对无线传感器网络中计算节点位置的基本方法和基于接收信号强度RSSI的节点定位算法进行了详细介绍。在实现了基于理论模型的RSSI节点定位之后,通过对定位误差的分析,提出了一种基于物理参数测量的半经验模型。实验结果表明,本定位模型减小了节点定位时各节点间的硬件差异的影响,提高了定位精度。另外,本文将测边网平差应用于基于单跳邻居节点的无线传感器网络节点定位。仿真结果表明,此定位方法能有效提高无线传感器网络节点的定位精度。 此分析管理平台提供了多种形式的用户接口,包括拓扑树结构视图、节点列表、程序状态和数据包视图、数据管理、实时曲线图显示和节点定位等功能。 用此分析管理平台结合相应的传感器网络节点既可以满足无线传感器网络实验教学需要,也可以用于构成实际无线传感器网络应用系统,具有一定实际应用价值。
煤矿井下定位救援系统的设计与实现
这是一篇关于定位算法,RSSI算法,煤矿井下定位的论文, 主要内容为当前我国经济发展迅猛,人们生活水平与生活质量不断提高,社会发展对于煤炭资源的需求日益增加,从而极大的推动了煤炭行业的发展。众所周知,煤炭开采工作通常位于地表以下,大量对人体有害的气体,比如一氧化碳、瓦斯等充斥在巷道中,另外,由于煤矿井下地理环境的影响容易造成坍塌。煤矿井下作业因为高温、高压环境容易造成易燃易爆炸气体发生爆炸,因此,具有非常大的危险性。所以,一旦发生事故,高效救援工作至关重要。现代煤矿企业基本都会基于定位技术定位煤矿进行人员,目的是当井下事故发生时,能够使煤矿进行救援效率提高。基于分析比较当前定位算法,对基于RSSI测距算法与三边定位法进行应用,同时修正了系统的定位数据,使定位的精度提高,确保能够准确定位矿工;基于GIS技术对煤矿井下巷道电子地图进行绘制,实现煤矿井下信息有机结合电子地图,从而实现实时在巷道电子地图中实时的显示井下人员的空间位置;最后,基于Lab View软件平台,对煤矿井下人员定位与管理软件进行开发,使管理煤矿井下人员的信息、设备信息、回放人员轨迹、实时跟踪人员等得到实现。本文的主要内容包括:第一部分,绪论。主要介绍系统开发的背景与意义,对研究方法与研究目的进行概述,阐述研究内容;第二部分,全面阐述Big Zee技术与协议结构;从节点定位算法的方法、基于测距定位算法的测距定位原理以及基于测距定位算法未知节点定位对煤矿井下节点定位算法进行分析,为后文研究提供依据;第三部分,煤矿井下人员定位算法分析研究。主要对人员定位算法测距模型、RSSI测量数据处理、基于三边定位改进人员定位算法进行研究;第四部分,煤矿井下定位系统的整体设计。首先构建ZigBee网格,选择合适定位方法;第五部分,基于ZigBee的获取井下信息的方法研究。介绍信息获取的方法,对ZigBee技术进行介绍,对硬件模块配置进行分析。第六部分,系统设计与测试。对系统进行实现并且对数据进行测试。最后,对本文进行总结,并对下一步的工作进行展望。本系统一方面能够跟踪定位矿工,另一方面,为调度室对煤矿井下情况的了解提供保证,确保管理人员对矿工位置信息能够掌握,为调度分配井下人员提供方便,使发生灾难时能够实现双向通信与救助,同时具有记录井下人数、温度信息、湿度信息、历史信息等功能。
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