感知矿山理论与应用PDF电子书下载

1感知矿山技术体系 1

1.1感知矿山的基本概念 1

1.1.1人的感知能力 1

1.1.2感知矿山的内涵 2

1.1.3感知矿山的意义 4

1.1.4矿山感知技术发展 5

1.2感知矿山物联网 7

1.2.1物联网的概念 7

1.2.2矿山物联网 8

1.3感知矿山的关键技术 11

1.3.1感知矿山系统架构 11

1.3.2感知层关键技术 11

1.3.3传输层关键技术 14

1.3.4应用层关键技术 18

1.4感知矿山的技术标准 19

1.4.1标准建设的意义 19

1.4.2矿山物联网标准内涵 19

1.4.3 M2M接口标准 20

1.4.4信息描述标准 23

参考文献 24

2感知矿山的信息源 25

2.1信息源 25

2.1.1信息定义 25

2.1.2信息获取 26

2.2传感器 27

2.2.1矿用传感器概述 27

2.2.2物联网与传感器 29

2.2.3传感器原理 30

2.2.4传感器特性与选用 32

2.2.5矿用传感器防爆 35

2.3矿用气体传感器 36

2.3.1气体传感器分类 37

2.3.2瓦斯传感器 37

2.3.3氧气传感器 44

2.3.4一氧化碳传感器 47

2.4微纳气体传感器 50

2.4.1微纳甲烷传感器 50

2.4.2微纳氧气传感器 52

2.4.3其他微纳气体传感器 53

2.5光纤传感技术 57

2.5.1光纤传感原理 57

2.5.2光纤温度传感器 57

2.5.3光纤位移传感器 60

2.5.4光纤压力传感器 63

2.5.5应变感知 67

2.5.6振动感知 71

2.5.7流量感知 74

2.5.8气体感知 75

2.5.9电流感知 78

2.6其他矿用传感器 81

2.6.1风速传感器 81

2.6.2其他传感器 84

2.7矿用传感器的发展 86

参考文献 89

3感知矿山的信息岛 92

3.1信息岛的内涵 92

3.2信息岛构建和演变 94

3.2.1信息孤岛的动态扩展 94

3.2.2全矿井信息岛拓扑生长 98

3.3信息岛内的数据处理 100

3.3.1监测信息入岛 100

3.3.2统一数据描述 103

3.3.3岛内数据表示方法 106

3.3.4岛内数据融合方法 107

3.4信息岛的中转与接驳 110

3.4.1机会通信模型 110

3.4.2机会中继与接驳 113

参考文献 117

4感知矿山的信息流 120

4.1感知矿山信息预处理 120

4.1.1信息流分类 120

4.1.2信息流预处理 121

4.1.3信息流数据融合 122

4.2感知矿山信息流编码 123

4.2.1信息流编码目的 124

4.2.2信息描述规范 124

4.2.3信息流编码设计 125

4.3感知矿山信息流传输 126

4.3.1信息流传输方式 126

4.3.2信息流传输平台 128

4.4感知矿山信息流存储 129

4.4.1信息库的特征 129

4.4.2信息库的构建 130

4.4.3信息库的应用 131

4.5生产状态感知信息流 132

4.5.1地质勘探感知信息流 132

4.5.2采掘系统感知信息流 133

4.5.3提升系统感知信息流 133

4.5.4通风系统感知信息流 134

4.5.5排水系统感知信息流 134

4.5.6供电系统感知信息流 135

4.5.7皮带系统感知信息流 135

4.6灾害渐变感知信息流 135

4.6.1瓦斯灾害感知信息流 135

4.6.2煤火灾害感知信息流 136

4.6.3粉尘灾害感知信息流 136

4.6.4矿震灾害感知信息流 137

4.6.5突水灾害感知信息流 137

4.7指挥调度感知信息流 137

4.7.1人员定位感知信息流 137

4.7.2语音通信感知信息流 137

4.7.3视频联动感知信息流 138

4.7.4应急指挥感知信息流 138

4.7.5生产调度感知信息流 138

4.8矿区环境感知信息流 138

4.8.1矿区灾害感知信息流 138

4.8.2生态环境感知信息流 139

参考文献 139

5感知矿山的传输网 141

5.1感知矿山传输网发展现状 141

5.1.1感知矿山传输网基本要求 141

5.1.2感知矿山传输网技术现状 143

5.2感知矿山传输网构建 149

5.2.1感知矿山传输网组网 149

5.2.2感知矿山传输网构架 151

5.2.3基于认知无线电的传输网 152

5.3感知矿山传输网优化 160

5.3.1矿山环境对传输网的约束与限制 160

5.3.2基于先进无线通信的传输网优化 161

5.3.3网络多媒体数据传输的可靠性保障 162

5.3.4网络多媒体数据传输的QoS提升 167

5.4灾后应急传输网重建 171

5.4.1灾后应急传输网重建策略 171

5.4.2基于QoS的应急数据传输 173

5.4.3应急泛在网络能耗最小化 174

参考文献 177

6感知矿山的智能化 180

6.1概述 180

6.2感知矿山系统决策架构 181

6.2.1矿山决策概述 181

6.2.2决策支持系统 182

6.2.3智能决策架构 183

6.3感知矿山的认知方法 185

6.3.1感知矿山认知建模的对象 185

6.3.2感知矿山认知建模的方法 187

6.3.3感知矿山认知决策的知识 197

6.3.4感知矿山认知建模的模型 198

6.4大数据感知矿山系统建模 205

6.4.1矿山安全系统建模成果 205

6.4.2大数据驱动的感知建模 206

6.5融入知识的感知决策 209

参考文献 211

7矿山灾害感知 213

7.1瓦斯与煤火灾害感知 213

7.1.1瓦斯与煤火感知方法 213

7.1.2瓦斯涌出量感知 217

7.1.3煤与瓦斯突出灾害感知 226

7.1.4煤火灾害感知 239

7.2矿山压力灾害感知 245

7.2.1矿山压力灾害感知方法 245

7.2.2冲击地压灾害感知的微震监测法 251

7.3矿井突水灾害感知 272

7.3.1矿井突水机理与感知方法 273

7.3.2突水地质条件感知 276

7.3.3突水地带特征感知 283

7.3.4矿井突水的感知网络 290

7.3.5矿井突水的综合感知 294

参考文献 298

8井下人员感知 302

8.1井下人员感知模型 302

8.1.1人员感知的层次框架 302

8.1.2主动式人员环境感知 303

8.2井下人员定位技术 304

8.2.1井下定位技术发展 304

8.2.2井下动点定位算法 306

8.2.3动点定位误差分析 314

8.3人员感知流构建技术 317

8.3.1压缩感知技术 318

8.3.2分布式协同编码技术 320

8.4移动组网拓扑控制 324

8.4.1邻居节点选择概率的优化模型 324

8.4.2邻居节点选择概率的分布式实现 325

8.4.3算法描述 326

8.4.4算法仿真及分析 326

8.5人员感知信息岛 328

8.5.1特征提取技术 328

8.5.2信息联动 328

8.5.3井下人员管理GIS系统 331

8.5.4系统功能 336

参考文献 336

9开采装备感知 340

9.1地下采矿装备概述 340

9.1.1巷道掘进装备 340

9.1.2煤炭回采装备 340

9.1.3液压支护装备 342

9.1.4矿井运输装备 343

9.1.5井下供电装备 345

9.1.6通风排水装备 346

9.2采矿装备状态感知 347

9.2.1掘进机状态感知 347

9.2.2采煤机状态感知 349

9.2.3液压支架感知 351

9.2.4转运装备感知 353

9.2.5提升装备感知 353

9.2.6带式输送机感知 359

9.2.7电力装备感知 363

9.2.8通风装备感知 365

9.2.9排水装备感知 366

9.3智能材料结构感知 368

9.3.1智能材料 369

9.3.2智能结构 372

9.3.3智能结构应用 374

9.4移动装备定位感知 383

9.4.1井下移动装备定位技术 383

9.4.2井下运输车辆导航技术 391

9.5截割煤岩性状感知 398

9.5.1基于煤岩物性的识别技术 400

9.5.2基于切割载荷的识别技术 405

9.5.3基于岩层扫描的识别技术 409

9.6机械润滑状态感知 413

9.6.1油液监测技术 414

9.6.2润滑油在线监测技术 416

9.6.3几种典型油液监测技术 419

9.6.4润滑油在线净化与修复 426

参考文献 431

10感知矿山云平台 434

10.1感知矿山云平台基础 434

10.1.1云计算概念 434

10.1.2云计算应用模式 435

10.1.3云计算与大数据 436

10.1.4感知矿山的云计算 437

10.2感知矿山云平台技术 439

10.2.1云系统管理软件 440

10.2.2云存储软件 441

10.2.3云门户软件 443

10.2.4云应用软件群 446

10.3感知矿山云平台服务 453

10.3.1煤矿灾害预警云服务 453

10.3.2煤矿风网优化云服务 462

10.3.3设备健康监测云服务 463

10.4感知矿山云平台前景 464

10.4.1感知矿山云平台特色 464

10.4.2感知矿山云平台需求 464

10.4.3中国感知矿山云服务中心 465

参考文献 466

11井下灾变感知 468

11.1井下灾变事故特征 468

11.1.1瓦斯事故 468

11.1.2顶板事故 471

11.1.3矿井水灾 472

11.1.4矿井火灾 473

11.1.5井下灾变感知特点 474

11.2灾变环境感知方法 474

11.2.1基于视觉的感知方法 474

11.2.2基于听觉的感知方法 476

11.2.3基于嗅觉的感知方法 476

11.2.4基于触觉的感知方法 478

11.3灾变感知的运载工具 479

11.3.1灾变感知的运载工具 479

11.3.2运载工具的关键技术 483

11.4灾变环境通信系统 489

11.5灾变受困人员感知 494

参考文献 496

12感知矿山工程实践 498

12.1概述 498

12.2霍尔辛赫煤矿示范工程 498

12.2.1霍尔辛赫煤矿示范工程规划 499

12.2.2感知矿山信息集成交换平台 499

12.2.3骨干网络建设 503

12.2.4无线感知网络建设 504

12.2.5井下人员感知系统 505

12.2.6井下设备感知系统 507

12.2.7感知矿山信息联动系统 513

12.2.8井下移动目标定位系统 515

12.2.9感知矿山物联网运行维护管理系统 519

12.3夹河煤矿示范工程 522

12.3.1夹河煤矿简介 522

12.3.2夹河煤矿感知矿山建设内容 522

12.3.3夹河煤矿感知矿山系统应用 523

12.4感知矿山示范创新意义 526