矿井下无线传感器网络数据融合关键技术研究

《矿井下无线传感器网络数据融合关键技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、全日制硕士学位论文矿井下无线传感器网络数据融合关键技术研究申请人姓名：李柯莹指导教师：李长青王磊学位类别：工学硕士专业名称：通信与信息系统研究方向：物联网技术河南理工大学计算机科学与技术学院二○一六年六月中图分类号：TN929密级：公开UDC：39单位代码：10460矿井下无线传感器网络数据融合关键技术研究ResearchofDataAggregationKeyTechnologyinWirelessSensorNetworkinMine申请人姓名李柯莹学位类别工学硕士专业名称通信与信息系统研究方向物联网技术导师李长青职称教授王磊副教授提交日期2016.04.20答辩日期2

2、016.06.04河南理工大学致谢本论文是在李长青教授和王磊副教授的细心指导下完成的，从论文的选题、章节安排到论文的完成过程中，遇到了很多问题，李长青老师和王磊老师都给予了耐心的解答与帮助，两位老师反复的帮我推敲修改，提出了很多宝贵意见，在硕士三年的学习过程中，李老师和王老师教给我的不仅仅是专业知识，更重要的是对待学术严谨的态度、持之以恒的决心以及良好的学习习惯，在此向他们表示衷心的感谢。感谢我的父母及家人这么多年来对我的关心和支持。感谢实验室一起学习的同学给我帮助，还有室友对我的包容和鼓励。感谢百忙之中审阅论文及参与答辩委员会的各位专家、学者提出的批评意见。在毕业之际，衷

3、心感谢所有帮助过我的人，也感谢一些琐碎的小事培养了我的耐心，读研生活即将结束，在以后生活和工作中将不断学习。摘要矿井采空区火灾及回采工作面瓦斯灾害事故是威胁煤矿安全生产的关键因素，本文为改进完善采空区火灾及回采工作面瓦斯灾害准确预测预警问题，以瓦斯、温度、CO及风速等数据为研究对象，系统地进行了矿井特定环境下数据融合关键技术的研究。矿井有线监测系统存在其自身不可避免的局限性，例如采空区内布线困难、回采工作面线缆常收放移动不便等，利用无线传感器网络（WSN）技术，设计并采用无线系统与有线系统相结合的监控方式，便于对矿井进行更加有效和灵活的监控。针对无线监控网络需要节约能耗以及

4、灾害预测预警需要多种参数综合判断的特点，采用数据融合技术，延长监控网络使用寿命，降低误报、漏报概率，得到更加准确可靠的预测预警结果。本文采用BP神经网络进行矿井WSN数据融合，能根据历史监测数据以一定的融合方式对未来一段时间的安全状况进行预测，并且针对采空区及回采工作面两个区域监测参数类型及数据变化规律均有较大差异的问题，分别设计不同的神经网络结构，进行井下不同地理位置的两种数据融合，并将融合结果由无线分站发送给地面监控中心，由监控中心显示最终预测结果。利用Matlab软件进行反复对比实验，给出采空区BP神经网络第二隐层节点数及回采工作面BP神经网络隐含层节点数不同时对网络

5、运行效率影响方面的仿真结果及分析。在我校原有“煤矿安全生产监控系统”的基础上加入无线收发模块，实现数据无线传输功能，并基于无线分站、无线瓦斯传感器、无线温度传感器、无线CO传感器及无线风速传感器搭建实验平台进行WSN数据融合技术的测试及验证，最后给出实验结果分析验证了其可行性。关键词：矿井；WSN；数据融合；BP神经网络；采空区；回采工作面IAbstractThefireofminedoutareaandthegasdisastersofminingfaceisakeythreattocoalmineproductionsafety,inordertoimproveandp

6、erfectthefireandthegasdisasterpredictionandearlywarningprobleminthecoalminingarea,thispaperusegas,temperature,CO,windspeedandotherdataastheobject,researchonthekeytechnologyofdatafusionintheundergroundmine.Minecablemonitoringsystemhasitsinevitablelimitations,suchasminedoutareawiringdifficul

7、ties,andWorkingFaceoftenretractablecableinconvenient.Usingwirelesssensornetwork(WSN)technology,designandusewirelesssystemsandwiredsystemscombinedmonitoringmethods,easytocarryoutmoreeffectiveandflexiblemonitoringofthemine.Forwirelessmonitoringnetworksneedtosave