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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