基于边缘智能的煤矿外因火灾感知方法

对煤矿外因火灾隐患进行检测,实现对初期火灾的可靠判识,对于提升煤矿火灾检测水平有重要意义,也是未来智能矿山建设的重要方向。为了提高煤矿外因火灾检测速度、精度和实时性,提出一种基于边缘智能的煤矿外因火灾感知方法。对YOLOv5s模型主干网络特征尺度进行改进,使模型能够充分学习浅层特征,改善小目标检测性能,同时在原有的特征金字塔网络(FPN)基础上添加自适应注意模块,提高模型检测精度。为解决井下光线条件差、粉尘多及摄像机拍摄角度引起的图像检测误差和漏检问题,采用多传感器辅助检测,通过动态加权算法对视频检测信息和多传感器检测信息进行加权融合判识,构建了YOLOv5s−as模型。将YOLOv5s−as模型移植到智能边缘处理器上,并进行轻量化处理,实现边缘智能设备部署。实验结果表明:与未加入传感器信息融合推理的YOLOv5s−a模型相比,YOLOv5s−as模型推理时间略长,但交并比为0.5时的平均精度均值(mAP@0.5)提高了7.24%;与移植前的YOLOv5s模型相比,移植到智能边缘处理器上并进行轻量化处理的YOLOv5s−as模型mAP@0.5提高15.04%;SSD 300,SSD 512及YOLOv5s模型无法识别小目标火源,YOLOv5s−a,YOLOv5s−as模型能够检测出小目标火源,适应性较好;使用边缘处理方式时,YOLOv5s−as模型的响应周期为238 ms,比集中式处理方法缩短了38.66%。

基于ZigBee技术的井下液压支架压力监测系统设计

针对煤矿井下工作环境复杂,现有井下有线液压支架压力监测系统存在布线复杂以及数据传输可靠性不高等问题,提出了一种基于ZigBee技术的井下液压支架压力监测系统设计方案。该系统以CC2530芯片为核心,采用无线节点实现了液压支架前柱、后柱和前伸梁3路压力数据的采集、存储、发送、分析与显示功能。

基于关键区域的井下人员轨迹挖掘方法

提出了基于关键区域的井下人员轨迹挖掘框架,该框架由关键位置发现算法和移动对象轨迹挖掘算法组成。首先利用关键位置发现算法将矿井下的定位数据转化成有特定语义的关键位置序列;然后利用移动对象轨迹挖掘算法将关键位置序列聚类关键区域,从而发现井下移动对象的日常轨迹,之后利用轨迹结构相似度筛选出异常轨迹。利用矿工定位数据集进行试验表明:基于关键区域的井下人员轨迹挖掘框架解决了多密度区域的识别问题,能够准确识别出矿工日常轨迹和异常轨迹。

无线电能传输技术井下应用的设计

井下设备供电,一直是困扰煤矿企业的主要问题,有线电缆在井下容易发生断裂,存在较大的安全隐患。无线电能传输技术的发展,给煤矿井下带来了新的供电模式。特别是近几年受到广泛关注的谐振耦合式无线电能传输理论,其传输效率高,且非常适合井下巷道的中等传输距离。本文将从无线电能传输技术的基本理论入手,设计和提出一种适合井下应用的无线电能传输系统。

用于智能矿山移动边缘计算的二维动态匹配算法

针对智能矿山井下移动边缘计算(MEC)应用中存在的由于资源分配不合理,移动用户将任务卸载到非最优边缘服务器,导致额外的传输时间和执行延迟,从而造成总任务完成率下降的问题,提出了一种基于偏好的二维动态匹配算法,优化MEC系统中资源分配决策。将1个时隙内MEC系统中移动用户的位置、任务所需计算量等数据发送至边缘服务器,根据设定的偏好值大小,形成边缘服务器对移动用户的偏好表,同时移动用户根据物理距离的不同,对所有边缘服务器也形成偏好表,2张偏好表相结合形成一张二维动态偏好表,进而抽象为一个二维矩阵,通过基于偏好的二维动态匹配算法对二维矩阵进行处理,得到移动用户和边缘服务器的匹配优化结果。仿真结果表明:与常规MEC场景卸载算法相比,基于偏好的二维动态匹配算法能够有效缓解大量突发任务场景下总任务完成率下降的问题,在极端情况下总任务完成率能够达到60%以上。

无线信号工作面传播定律及信道模型

工作面环境是由三面金属挡板,一面煤壁组成的异质封闭空间。与有线通信相比,无线通信在工作面内有着无法比拟的优越性。该文提出了采煤工作面射线传播定律,给出了在异质空间环境中多径信号多次反射后能量计算的具体方法,并以此为基础建立了工作面内冲激响应的信道模型。该文最后,利用计算机仿真了工作面内冲激响应和不同的载频的不同的时延特性,并深入分析了其中原因。

亨廷顿的政治参与理论述评

亨廷顿的政治参与理论主要内容包括政治参与的模式、政治参与和现代化各项目标的关系、政治参与的影响因素等。亨廷顿指出 ,发展中国家的政治参与往往面临与其他发展目标相冲突的困境 ,其政治参与程度及成效有赖于政治精英的抉择。亨廷顿政治参与理论的保守性和现实性既是其价值所在 ,又是其缺陷之源。

探地雷达探测煤岩界面的方法与试验

介绍了探地雷达探测煤岩界面的原理,探讨了利用探地雷达技术进行煤岩界面探测的可行性与实用性,经理论分析,证明200MHz^1GHz的雷达天线可实现绝大多数的煤岩界面探测;采用LTD-2100探地雷达在郭庄煤矿进行了相关试验,结果表明,400 MHz雷达天线可实现气煤-砂岩界面的探测,且误差较小。

磁耦合谐振式无线电能传输系统改进

在三线圈磁耦合谐振无线电能传输系统的基础上,改进了系统线圈结构。根据电路互感耦合理论,推导出改进三线圈磁耦合谐振无线电能传输系统传输功率和传输效率的数学理论表达式,阐述了耦合因数对传输功率与传输效率的影响。应用Or CAD与MATLAB软件对传输系统各个影响因素进行仿真分析,设计并制作了试验平台。仿真与试验结果表明:系统存在最佳功率传输和最佳效率传输,并提高了系统整体的传输距离。

煤矿井下磁耦合谐振WPT系统优化设计

针对煤矿井下复杂环境,为了提高其WPT(Wireless Power Transmission无线电能传输)功率并降低发射端线圈电压,改进了井下WPT发射端的线圈结构,并提出了适合井下WPT的传输模型。根据电路互感耦合理论,推导出WPT系统传输功率与传输效率的数学表达式,分别阐述了耦合系数、输入频率、负载大小对传输功率与传输效率的影响。设计过程中应用Or CAD与Matlab软件对传输系统各个影响因素进行仿真分析,在此基础上设计并制作了实验平台。实验分析得出此传输系统存在最佳功率传输距离和最佳效率传输距离,总体实验结果与理论仿真结果一致,最后通过与典型WPT系统做对比实验分析,得出改进WPT系统提高了传输功率,可为实际井下WPT提供理论参考。

基于无线传感器网络的矿用温度测控系统设计

为了满足矿井温度测控的需要,应用DS18B20和PIC18F458,开发了一种基于无线传感器网络的智能化温度传感器系统。系统硬件部分主要由传感器模块、微处理器模块、无线收发模块、显示和报警模块、串口模块和供电模块等组成;软件部分给出了ZigBee无线通信协议、传感器节点、汇聚节点的工作原理及设计流程。试验表明:该系统具有高精度、高可靠性、低功耗的特点,有效地实现了对矿井温度的实时检测与监控。

煤矿分布式突水监测系统设计

针对现有集中式煤矿突水监测系统人员劳动强度大、数据采集效率低等问题,基于ZigBee无线传感器网络架构,开发了分布式水文与围岩应力采集节点、路由节点和汇聚节点的硬件及软件,设计了一套煤矿分布式突水监测系统。该系统将矿井水文、应力监测集成在统一的网络中,通过上位机对采集数据进行集中处理,可实时在线获取矿井水文与围岩应力的动态变化。测试结果表明,该系统监测精度较高。

烟煤的太赫兹光谱特性研究

为了研究烟煤在太赫兹频段下的光谱特性规律,采用太赫兹时域光谱技术对国内7种烟煤进行了测试,获取了烟煤的吸收谱和折射率谱,并分析了不同烟煤中灰分,挥发分含量及其变质程度等因素对太赫兹光谱特性的影响。实验数据表明,当样本厚度为2 mm时,烟煤的有效频谱带宽为1.2~1.8 THz,在有效带宽内无明显吸收峰。随烟煤变质程度的增加,烟煤的吸收效应会逐渐减弱,其折射率会逐渐变小;随烟煤中灰分含量的增加,烟煤的吸收效应会逐渐增强,其折射率也逐渐变大。虽然烟煤在太赫兹频段的吸收特性和折射率差异是由烟煤中各种成分差异综合造成的,但研究结果表明烟煤的变质程度和灰分含量是影响其太赫兹频段物理特性的主要因素,通过太赫兹时域光谱技术可以实现多种烟煤的准确分类。

磁耦合谐振式无线电能传输系统传输特性分析

建立了磁耦合谐振式无线电能传输系统的电路模型,分析了传输功率、传输效率与输入频率、传输距离、负载之间的关系。仿真和实验结果表明:在不出现频率偏移的情况下,当系统输入频率与激励线圈回路的谐振频率相同时,传输功率和传输效率达到最大;随着传输距离的增大,传输功率先增大后减小,存在最佳的传输距离使得传输功率最大,而传输距离越小则传输效率越高;随着负载的增大,传输功率和传输效率先增大后减小,存在最佳的匹配负载使得传输功率和传输效率最大。

矿井无线传感器网络MAC协议的设计与仿真

为了改善无线传感器网络井下应用的网络性能,减少sink节点的拥塞,保证井下无线通信的可靠性,采用分支树理论改进S-MAC协议,设计了一种基于多重分支树的跨层协议,并结合井下的应用环境对协议进行仿真,仿真结果表明,改进的协议在减少拥塞、提高传输速率等方面具有较好的特性。

煤矿井下双路三线圈磁耦合谐振无线电能传输系统

为提高煤矿井下无线电能传输系统的传输功率和效率,并降低各回路电容电压,改进了井下无线电能传输系统线圈的结构,提出了适合井下无线电能传输的传输系统。根据电路互感耦合理论,推导出无线电能传输系统的传输功率和效率的数学理论表达式,分别阐述了耦合系数和负载大小对传输功率与传输效率的影响。应用OrCAD与Matlab软件对传输系统各种影响因素进行仿真分析,在此基础上设计并制作了实验平台。实验得出此系统存在最佳效率传输距离,总体实验结果与理论仿真结果一致,最后通过与典型三线圈磁耦合谐振无线电能传输系统做对比实验分析,得出在井下相同传输距离时,改进三线圈磁耦合谐振无线电能传输系统在提高传输效率的同时也提高了传输功率,可为实际井下无线电能传输系统提供理论参考。

高中生英语写作焦虑及对策分析

对于高中生而言,提高其英语写作能力不仅可以帮助他们在英语考试中取得优异的成绩,而且可以锻炼他们的英语思维能力和语言表达能力。因此,教师在日常教学中要高度重视对学生英语写作能力的培养。然而,提升英语写作能力并非易事,其中一个重要的障碍就是写作焦虑。写作焦虑是指学生在写作过程中出现的紧张、不安状态,他们往往对自己的写作能力持怀疑态度,并且担心自己的文章受到来自教师和同学的否定。本文通过对高中生英语写作焦虑现状及成因进行分析,提出相关对策,从而帮助高中生缓解写作焦虑,提高英语写作能力。

改进发射端的磁耦合谐振式无线电能传输系统

为提高磁耦合谐振式无线充电系统的传输效率,提出了改进发射端的无线电能传输模型并建立了无线电能传输系统电路模型,讨论了输出功率与传输效率与线圈耦合系数和负载电阻的关系。在线圈谐振状态下,为得到最佳传输效率,研究了耦合系数与负载电阻的取值要求。最后,通过搭建实验平台,验证了系统在谐振状态下,激励线圈与发射线圈的耦合系数为0.8,发射线圈与负载线圈的耦合系数为0.157,负载电阻为150Ω时,传输效率能达到97.3%。

基于特征加权的快速压缩感知跟踪

基于压缩感知的目标跟踪算法具有简单、实时、高效的特点。快速压缩感知目标跟踪算法FCT(Fast Compressive Tracking)生成目标高维特征未考虑不同尺度滤波器生成特征的有效性,目标与候选样本之间的相似性度量仅考虑简单叠加,在目标受到光照、遮挡等外界因素的影响下易使跟踪结果出现偏差。针对这些问题,提出一种基于特征加权的快速压缩感知跟踪算法。该算法根据滤波器尺度,自适应地分配权值,生成目标高维特征。算法将候选样本各维压缩特征分类为目标压缩特征的可能性与贝叶斯分类器输出相乘,作为目标与候选样本之间的相似性度量。实验结果表明,提出的方法在目标受到光照、遮挡等外界因素的影响下具有更强的鲁棒性。

井下多媒体传感器网络通信频率路由协议研究

为了解决煤矿井下安全生产问题,提高矿井监测监控能力,提出了一种基于MPEG-4标准的井下多媒体传感器网络(UMSN)。UMSN基本功能是收集并返回多媒体传感器节点在井下监测区域捕获的视频和音频信息,实验结果表明:井下平直巷道中最佳无线通信频率为2.4GHz。大巷的应用中,拉扩散比较合适;人难以达到的场合,则推扩散比较合适;已知地理位置信息,则位置和能量感知路由是一种更好的选择。