1 绪论 1
1.1 煤矿安全生产的重要性 1
1.2 研究现状与存在的问题 3
1.2.1 研究现状 3
1.2.2 当前研究存在问题 10
1.3 研究目标和内容 11
1.4 研究意义 11
2 煤矿水源概述 13
2.1 煤矿突水源简介 13
2.1.1 煤矿水灾危害 13
2.1.2 常见煤矿水源类型 13
2.1.3 煤矿水源识别指标 16
2.2 本章小结 16
3 荧光光谱分析理论 18
3.1 LIF技术的基本原理 18
3.1.1 原子荧光光谱 18
3.1.2 荧光的速率方程 21
3.1.3 分子荧光光谱 23
3.2 时间分辨荧光技术 25
3.2.1 荧光寿命的测量 25
3.2.2 荧光寿命测量光子统计法理论 30
3.2.3 测量方法与装置 32
3.2.4 时间分辨荧光谱测量 38
3.2.5 应用举例（NO2分子可见光谱区的荧光激发谱研究） 39
3.3 激光诱导荧光光谱技术 41
3.3.1 原理及特点 41
3.3.2 测量装置 42
3.4 LIF技术与煤矿水源识别 44
3.5 本章小结 46
4 光谱数据分析 47
4.1 光谱预处理方法 48
4.1.1 谱图平滑法 48
4.1.2 中值滤波法 49
4.1.3 高斯滤波法 49
4.1.4 标准矢量归一化法 49
4.1.5 相关优化翘曲法 50
4.1.6 微分谱 50
4.1.7 谱段积分 54
4.1.8 数学变换——傅里叶变换 55
4.1.9 光谱预处理效果的评价指标 58
4.2 光谱模式识别建模方法 58
4.2.1 SIMCA 60
4.2.2 PLS-DA 61
4.2.3 KNN 61
4.2.4 SVM 62
4.2.5 神经网络 63
4.2.6 遗传算法 65
4.3 本章小结 67
5 LIF系统的构建 68
5.1 系统总体概述 68
5.2 硬件电路设计 69
5.2.1 电源设计 69
5.2.2 通信链路设计 70
5.3 光路系统设计 75
5.3.1 激光器 75
5.3.2 光纤及荧光探头 76
5.3.3 光谱仪 77
5.4 上位机设计 77
5.4.1 C＃语言介绍 78
5.4.2 C＃调用Matlab介绍 78
5.4.3 上位机系统开发 79
5.4.4 上位机系统使用 79
5.5 本章小结 88
6 水源快速识别建模 89
6.1 淮南矿区概况 89
6.1.1 区域地层及构造 89
6.1.2 主要含水层及其含水性 89
6.2 实验材料与方法 90
6.2.1 实验材料 90
6.2.2 光谱采集 91
6.3 快速识别系统光谱数据处理 93
6.3.1 波长范围选择 93
6.3.2 光谱预处理 93
6.4 快速识别系统分类建模 97
6.4.1 SIMCA建模 97
6.4.2 PLS-DA建模 102
6.4.3 KNN建模 109
6.5 本章小结 110
7 水源快速识别模型验证 112
7.1 大同矿区概况 112
7.1.1 区域地层及构造 112
7.1.2 主要含水层及其含水性 112
7.2 实验材料与方法 113
7.2.1 实验材料 113
7.2.2 光谱采集 113
7.3 快速识别系统光谱数据处理 114
7.4 快速识别系统分类建模 115
7.4.1 SIMCA建模 116
7.4.2 PLS-DA建模 118
7.5 本章小结 123
8 煤矿突水预警建模 124
8.1 建模思想 124
8.2 实验材料与方法 125
8.2.1 实验材料 125
8.2.2 光谱采集 125
8.3 光谱数据处理 126
8.4 分类建模 127
8.4.1 SIMCA建模 127
8.4.2 PLS-DA建模 130
8.5 本章小结 133
9 总结及展望 135
9.1 总结 135
9.2 展望 137
参考文献 138