[01211196]井下电气设备安全监控成像技术研究

1.传感器位置已知时的井下电气设备定位研究：　　重点研究了运输车等移动设备的方位信息获取，即对目标到达角（AOA）的估计。针对传感器单元之间隔离不理想引起的互耦问题，提出一种方便易行的校准方法，该方法只需要在传感器近场布放一个位置已知的校准源即可，大大降低校准难度、改善了校准精度，也提高了AOA估计精度。　　2.面向目标定位无线传感器网络研究：　　网络中节点自身定位是井下移动电气设备安全监控成像技术研究的基础，针对客观存在的不良节点，充分利用网络冗余信息，改进了现有分布式、无需测距的Amorphous定位算法，提高了网络平均定位精度。改进算法无需任何附加的硬件支持，具有良好的拓展性。　　3.面向目标定位无线传感器网络研究　　将“adhoc跟踪群”的概念移植到面向跟踪的无线传感器网络中作为传感器的组织策略，并和适用范围较大的分布式粒子滤波相结合实现跟踪任务。采用的序贯重要性采样（SIS）法优化了跟踪过程中的预测结果，提高了跟踪精度，而且在不影响跟踪精度要求的情况下，降低了通信能量开销。同时，还研究了粒子数及测量误差对跟踪精度的影响。　　“井下电气设备安全监控成像技术研究”的研究成果已被徐州三源机电设备制造有限公司应用于刮板运输机、胶带输送机及调度绞车电气传动系统监控上，提高了电气传动系统运行可靠性，提高了设备的生产效率，使其受到了有关工矿企业的青睐，增加了其刮板运输机、胶带输送机及调度绞车的销量。　　无线传感器网络是一门新兴交叉学科，本身还不完善，尚有很多问题急待解决；而井下安全监控更是国家重点扶持和发展的技术，关系到国计民生，意义重大，目前虽然得到重视，但不可否认安全问题还是存在不少，特别是井下安全监控系统很多还是基于有线网络进行传输和控制、监测，存在许多不确定因素，其安全性、可靠性等性能好坏直接关系到井下生产。因此该项目研究的基于无线传感网络的井下电气设备成像技术，既可解决无线传感器网络的一些关键问题，更将新技术应用于井下安全生产，无疑具有重要科学意义和学术价值。　　在应用前景方面，我国是一个产煤大国，由于煤矿多为井工开采，作业环境恶劣，并伴有瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸危险，以及火灾、水患、顶板事故等自然灾害，严重地威胁着矿井的安全生产。据统计，在657个国有重点煤矿中，高沼气(瓦斯)和具有煤与瓦斯突出危险的矿井有310处，占矿井总数的47﹪；具有潜在煤尘爆炸危险的矿井有567处，占矿井总数的86﹪；存在自然发火倾向的矿井有361处，占矿井总数的55﹪。国有地方煤矿中，38﹪属高沼气矿井，42﹪具有煤尘爆炸危险，29﹪存在自然发火倾向。此外，其它安全事故如因煤电钻失爆引起瓦斯煤尘爆炸、由于矿灯失爆造成瓦斯煤尘爆炸、由电焊引燃非阻燃输送带的火灾等也层出不穷，可见安全生产是煤矿生产的头等大事。正基于此，井下安全监控意义重大，其应用前景和重要性也是显而易见的。　　由于井下安全监控是国家重点关注的一门应用技术，井矿生产与井矿安全无论在经济性还是社会效益都举足轻重，因此该研究如获进展，其带来的经济与社会效益也就不言而喻。