井下WPT技术机理研究

为解决井下无线传感器电池容量受限的问题,根据井下无线传感器带壮分布的特点,提出了井下无线运动充电的思想.构建充电系统模型,讨论了充电信道建模、接收微带天线设计、多天线协作三个方面的技术路线.本文在研究井下微波输能传输特性的基础上,探讨在低功率密度下,多天线协作的移动无线充电技术在井下运动式充电特性,使用这个技术对无线传感器节点充电,解决井下无线传感器网络能量补充问题,突破现有节点单纯依靠电池供电的局限.     

无线传感网络分簇节点节能传输实验模拟分析

为了提高无线传感网络分簇节点节能传输控制能力,提出基于最优节能控制的无线传感网络分簇节点节能传输实验模拟分析方法.构建无线传感网络分簇节点优化部署模型,建立路由均衡控制下的无线传感网络分簇节点节能传输低能耗调度信道模型,采用自适应均衡的路由转发控制协议实现无线传感网络分簇节点节能路由探测协议设计,提取无线传感网络节点传输的相干性特征值,结合模糊特征提取方法进行无线传感网络分簇节点节能传输过程中的最优特征量提取,实现网络分簇节点节能传输的优化控制和自适应均衡调度.仿真结果表明,采用该方法进行网络分簇节点节能传输的自适应能量均衡性较好,数据转发的成功率较高,具有很好的节点数据收发控制和节能传输能力.     

无线传感网络多节点通信链路质量检测算法

为提升无线传感网络的扩展性和通信性能,研究无线传感网络多节点通信链路质量检测算法。基于稳定路由协议设计了无线传感网络多节点通信链路质量检测算法,利用通信节点分析报文确认邻居节点间距,通过非参数局部线性核平滑方法依据邻居节点间距建立信号获取平滑后的信号接收强度。判断无线传感网络中的节点是否来自上游节点分组的平滑后信号接收强度后,采取滑动窗口局部多项式拟合方法建立链路质量检测模型,通过链路质量检测结果判断无线传感网络中该链路中通信节点移动状态,通过通信节点移动状态判断链路质量。实验结果表明,采用该算法可准确检测无线传感网络多节点通信链路质量,且在节点数量增加时检测效果依然良好,具有较好的扩展性。     

无线传感网络技术在煤矿人体安全监测系统中的应用

煤矿安全尤其是人员安全是煤矿生产的主要问题,针对无线传感网络的发展和煤矿事故的问题,提出无线传感网络和有线系统结合的人体信号的监测系统,为煤矿的安全生产和事故发生后的搜救工作提供可靠的保证     

基于无线传感网络的煤矿井下瓦斯与温度监测系统

瓦斯和温度检测是煤矿安全生产中重要的工作,针对煤矿井下布线不方便的特点,提出了利用射频芯片的无线传感器网络来采集和传输瓦斯与温度信息的系统架构.系统由移动节点和固定节点组成.移动节点和固定节点、固定节点与固定节点之间采用无线技术传递信息.固定节点中的汇聚节点收集相应范围内的瓦斯与温度数据后通过载波方式将其传递给地面监控中心.实现了灵活组网、低开销、扩展性好和实时监测的功能,实施效果较好     

一种自适应无线移动自组织网络数据传输方法

网络节点密度是无线移动自组网选择数据传输协议时需要考虑的一个重要因素.为了在网络密度动态变化的情况下保证网络的传输效率,提出了一种基于启发式信息的自适应数据传输策略,即在稀疏不连通网络条件下,节点选择传染病数据传输模式,而在密集连通条件下,节点选择AODV数据传输模式,以优化系统性能.仿真结果表明,这种启发式的传输策略可以更好地适应网络密度的变化.     

基于最大共享路径的无线传感反应网络路由协议设计

针对无线传感反应网络低功耗路由设计需求,提出了一种基于最大共享路径的无线传感反应网络路由协议设计方案,通过在无线传感反应传感网络结构中,选取无线传感节点以及反应节点,构建一个从事件源到其他反应节点的具备最大共享路径的传播策略.以此在确保无线传感反应网络数据传输的可靠性的前提下,尽可能的降低整个无线传感网络中的能量消耗,仿真测试表明,本文设计的无线传感反应网络路由协议,比传统的贪婪算法传输跳级高5.6％.整个传输网络的平均能量消耗,降低约27.3％.     

基于网络编码的无线传感器网络功率管理

无线传感器网络中进行数据采集及其运算时均采用电池驱动,能耗便成了无线传感器网络设计时最应考虑的关键因素.采用网络编码时,中间节点发送的数据包是其接收信息的线性组合,传输一定大小数据包时最小化数据传输次数,传输次数越少,功率消耗也越少.分析了网络编码时无线传感器网络传输过程及其节能的原理,比较了是否采用网络编码的2种无线传感器网络传输方式的能效.结果表明,采用网络编码技术,可以有效地减少传输总功率,延长无线传感器网络的生存时间.     

基于ZigBee技术的井下人员定位系统的研究

利用先进的ZigBee技术组成无线传输网络来获取井下人员的实时位置信息.并通过专用MODEM将井下人员的实时位置信息从井下基站传送到地面主机,实现了井下人员定位,解决了传统井下定位系统中存在的易受干扰、无线传输距离近、功耗大、误码率高等难题.     

基于机器学习的无线传感网络室内定位研究

无线传感网络在能耗量化传导过程中具有随机分布性,导致网络节点的室内定位精度不高,为了提高网络的室内定位准确性,提出基于机器学习的无线传感网络室内定位方法.构建无线传感网络室内定位的节点优化部署模型,采用能量负载均衡控制方法进行无线传感网络的路由探测协议设计,建立无线传感网络节点传输的链路均衡配置模型,采用机器学习算法进行无线传感网络室内定位过程中的自适应寻优,提取无线传感网络节点输出信号的能谱特征量,根据能谱的聚类属性进行无线传感网络室内定位优化.仿真结果表明,采用该方法进行无线传感网络室内定位的精度较高,能量开销较小,网络节点的组网部署能力得到提升.     

煤矿救援蛇形机器人环境建模方法研究

煤矿救援机器人的研究对煤矿救灾工作的顺利开展有着重要的现实意义,简要分析了煤矿救援机器人在环境建模方面的研究现状,针对煤矿事故发生后,救援蛇形机器人如何在恶劣的井下进行环境识别和建模,提出了一种变结构模糊神经网络的多传感器数据融合算法。重点讨论了该算法的原理,结合煤矿井下的特殊环境和蛇形机器人自身结构特点,采用超声波传感器、红外测距传感器、激光雷达传感器组来获得障碍物的距离、位置信息及环境类型信息,然后,利用模糊神经网络对这些信息进行融合,采用改进的BP算法对网络进行学习,通过对结论网络权值的调整,择优选取模糊规则,从而自动的调节模糊神经网络的结构。以机器人在靠近障碍物时的八类典型环境标志为依据,通过模糊神经网络识别出障碍物的形状,完成环境的建模。利用实验获得的一组数据进行了仿真,结果表明该算法实现了在不同环境中模糊隶属函数的自动生成和模糊规则的择优提取,适用于复杂的非线性系统,对于煤矿救援蛇形机器人的环境识别和建模是一种行之有效的方法。     

基于WSN的受限空间逃生路径搜索算法

针对地下矿井、隧道等受限环境事故后受困人员营救或逃生困难的问题,通过构建基于混合信道模型的无线传感器网络,提出可信锚节点选择算法,实现在事故后稀疏锚节点环境下的无线传感器网络节点精确位置估计,并在此基础上实现最优的逃生救援路径生成及实时导航。仿真结果表明,算法在稀疏锚节点场景下,相比较于已有研究具有更高的节点定位精度,并且能够在动态障碍物识别的基础上准确进行救援或逃生路径的搜索。     

露天煤矿下多机器人协同煤矿搬运方法研究

针对露天煤矿下多机器人协同煤矿搬运问题,建立了由控制中心、无线网关和无线传感器组成的无线传感器网络来控制多个机器人协同工作.为了实现高效的合作,以任务完成时间衡量机器人的合作效率,提出了基于效率最优的任务分配机制,采用蚁群算法,由控制中心进行集中式任务分配,并通过无线传感器网络告知机器人,实现了多机器人合作.利用无线传感器节点的定位信息,采用基于到达时间差的定位方法实现了机器人定位,使得机器人可在露天煤矿自主搬运煤矿.搭建了无线传感器网络,并用Pioneer III机器人和能力风暴机器人模拟煤矿搬运,模拟结果证明提出的方法可以实现露天煤矿下多机器人的协同控制,使机器人在最短的时间内完成任务.     

基于“IMVER”体系的矿井应急救援决策模式的研究

煤矿企业安全生产形势依然严峻,矿井重大事故时有发生,事故发生后安全、迅速、有效的进行抢险救灾是减少人员伤亡、降低财产损失的重要环节,本文针对矿井重大灾害事故特点进行了分析,从事故前预防和事故后应急救援的角度出发,提出了一套综合矿井事故隐患辨识(I)、矿井安全信息数据实时监测(M)、矿井通防可视化(V)、应急响应(E)、事后处理与恢复(R)五方面结合的"IMVER"应急救援决策模式,并进行了目标分析,为煤矿企业合理的、科学的进行安全管理开辟了新的途径。     

矿井无线传感器网络非均匀分簇路由算法研究

针对矿井带状网络拓扑结构、信息流量不均衡、节点间能耗严重不均匀等问题,提出了一种矿用带状能耗均衡的非均匀分簇路由协议算法。该算法的簇首竞选机制综合考虑了节点与汇聚节点距离、节点能量及节点密度,同时充分降低了候选节点竞选时的计算量。实验表明,该算法有效的改善了矿井下无线传感器网络"热区"效应,降低了网络能耗和网络通信量,显著延长了网络存活时间。     

基于灰色-模糊综合法的煤矿应急救援能力评价研究

为了对煤矿应急救援能力进行综合评价研究,分析了应急救援能力的内涵,重新界定了应急救援能力的概念;在分析煤矿应急救援能力的影响因素的基础上,构建了多层次煤矿应急救援能力评价指标体系,建立了基于灰色-模糊综合评价法的煤矿应急救援能力评价模型.通过实例表明,该方法能对煤矿应急救援现状进行较为准确的评价,为煤矿提升自身应急救援能力提供依据.     

国内外矿山安全事故应急预案研究与应用

阐述了国内外矿山应急救援工作的现状与存在的问题,综述了我国事故预防的相关研究进展,提出了加强矿山应急预案工作的措施。     

露天煤矿下多机器人协同煤矿搬运方法研究

针对露天煤矿下多机器人协同煤矿搬运问题,建立了由控制中心、无线网关和无线传感器组成的无线传感器网络来控制多个机器人协同工作。为了实现高效的合作,以任务完成时间衡量机器人的合作效率,提出了基于效率最优的任务分配机制,采用蚁群算法,由控制中心进行集中式任务分配,并通过无线传感器网络告知机器人,实现了多机器人合作。利用无线传感器节点的定位信息,采用基于到达时间差的定位方法实现了机器人定位,使得机器人可在露天煤矿自主搬运煤矿。搭建了无线传感器网络,并用Pioneer III机器人和能力风暴机器人模拟煤矿搬运,模拟结果证明提出的方法可以实现露天煤矿下多机器人的协同控制,使机器人在最短的时间内完成任务。     

一种基于无线传感器网络的煤矿安全监控系统

提出了一种基于无线传感器网络的煤矿安全监控系统,该系统不仅可以监测煤矿井下各种环境情况,还可以采集矿工生命体征信息,并且还带有自主呼救功能,比现有的煤矿安全监控更具可靠性和安全性.     

井下人员定位系统的设计与实现

为了满足井下无线近距离人员定位的需要,设计了一种符合ZigBee规范的人员定位网络系统.简要介绍了ZigBee技术及其特点,分析了ZigBee无线通信协议,并采用了CC2430芯片和带有定位引擎的CC2431芯片.在此基础上,对人员定位系统的硬件进行了研究与设计,软件上进行了无线通信应用程序的开发,实现了井下人员的精确定位.可提供丰富的数据、图形信息,能从地面实时监测井下人员、统计井下人员数量和分布情况.事故发生后,可快速检索事故发生当时井下工作人员的具体分布位置,从而制定出及时有效的抢救措施.此网络系统满足了井下无线近距离人员定位的要求,成本较低,架设方便,易于使用.