矿用安全头盔信息感知技术研究

发布时间：2023-04-07 23:10

　　煤矿安全监控系统在煤矿灾害事故监测、辨识、预警以及隐患排查,提升煤矿管理水平等方面发挥着重要作用。由于现有煤矿安全监测系统缺乏可靠感知交互手段,井下工作人员无法实时获取周边环境安全信息,不能达到主动感知环境安全的目的。因此本文以矿用安全头盔为载体,设计了跟随矿工的井下安全监测移动终端,对改善目前煤矿安全监测的状况,提高煤矿安全生产水平具有重要意义。本文分析了现有煤矿安全监测系统研究现状,针对我国煤矿井下安全监测存在的一些不足,以煤矿井下实际作业环境和系统需求为基础,确定了采用无线与有线融合的数据传输方式和基于RSSI的人员定位方法。在分析煤矿瓦斯爆炸以及有害气体等危险源的基础上,遵循安全评价指标的选取原则,建立了煤矿井下环境安全评价体系,针对SVM模型在分类过程中模型参数最优选取方面的问题,采用人工蜂群算法(ABC)对SVM模型进行优化,建立了基于ABC-SVM的煤矿井下环境安全评价模型,并通过实验进行了验证。对矿用安全头盔信息感知系统进行总体设计,通过在矿用安全头盔上集成环境参数采集模块、人员定位模块、无线通信模块和报警模块等,实现对矿工作业环境信息参数,人员位置信息的采集,利用Wi...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 煤矿安全监测系统研究现状
        1.2.2 矿用移动终端发展现状
    1.3 本文的主要研究内容
    1.4 本文的章节安排
2 煤矿人员作业环境与安全监测研究
    2.1 煤矿井下作业环境分析
        2.1.1 煤矿作业环境特殊
        2.1.2 井下电磁干扰严重
        2.1.3 煤矿生产系统复杂
    2.2 煤矿监测监控系统研究
        2.2.1 煤矿监测监控系统的结构
        2.2.2 煤矿监测监控系统的种类
        2.2.3 煤矿安全监测监控系统在应用中存在的问题
    2.3 矿用安全头盔信息感知系统需求分析
    2.4 本章小结
3 矿用安全头盔信息感知技术研究
    3.1 矿井环境数据监测功能
    3.2 煤矿井下气体检测技术研究
        3.2.1 催化燃烧原理
        3.2.2 电化学原理
    3.3 无线通信技术研究
        3.3.1 无线通讯技术选择
        3.3.2 Wi-Fi网络的组成及拓扑结构
    3.4 井下人员定位技术研究
        3.4.1 人员定位技术选择
        3.4.2 基于RSSI原理的定位算法
    3.5 本章小结
4 基于ABC-SVM的煤矿井下环境安全评价模型研究
    4.1 煤矿安全评价方法研究
    4.2 支持向量机理论基础
        4.2.1 支持向量机基本思想
        4.2.2 支持向量机分类原理
        4.2.3 支持向量机多分类方法
    4.3 人工蜂群算法
        4.3.1 人工蜂群算法的生物背景
        4.3.2 人工蜂群算法的数学模型
        4.3.3 人工蜂群算法步骤
    4.4 基于ABC-SVM的安全评价模型研究
        4.4.1 评价体系确定
        4.4.2 安全评价模型设计及数据预处理
        4.4.3 ABC算法优化SVM
    4.5 实验结果与分析
        4.5.1 实验数据集
        4.5.2 仿真结果
        4.5.3 对比分析
    4.6 本章小结
5 矿用安全头盔信息感知系统设计
    5.1 系统总体结构设计
    5.2 安全头盔终端节点硬件设计
        5.2.1 控制器模块
        5.2.2 环境参数采集模块
        5.2.3 人员定位模块
        5.2.4 无线通信模块
        5.2.5 其他模块设计
    5.3 安全头盔终端节点软件设计
        5.3.1 环境参数采集模块软件设计
        5.3.2 人员定位模块软件设计
        5.3.3 无线通信模块软件设计
    5.4 监控软件设计
    5.5 系统测试
        5.5.1 测试环境
        5.5.2 测试结果分析
    5.6 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3785519