一种基于三轴正交接收线圈的磁感应透地通信方案

为提高磁感应透地通信系统的灵活性和覆盖范围,提出了一种新型透地通信方案,该方案采用单轴空气线圈作为地面发射机天线,用3个相同参数的空气线圈作为接收机天线。首先,对通信信号进行空间分集接收,使通信系统的井下接收机能够以任意姿态地摆放于巷道之中,并能实现更广范围的信号覆盖;其次,为消除因接收线圈间近场耦合作用而产生的信号干扰,将接收机3个天线设置成共用1个圆心且两两相互正交的空间结构;最后,以远距离通信场景下收发线圈间的弱耦合情况为依据,建立一套与接收方案相对应的等效电路模型,并搭建仿真实验平台,分析提出的方案的通信性能。研究结果表明:三轴正交磁感应透地通信接收方案的信号接收强度可达到同等通信距离下理想信号强度的57.7%以上,接收功率可达到最优接收功率的33.33%以上。本文提出的方案解决了单轴线圈接收方案中的通信盲区问题,且有效提高了远距离磁感应透地通信系统的覆盖范围和对应急救援场景的适应性。

远距离磁感应透地通信信道容量分析

为优化远距离磁感应透地通信理论与技术,针对远距离磁感应透地通信场景收发线圈间耦合微弱的实际情况,提出了收发机天线采用单轴空气线圈时的信道容量分析方法.基于毕奥-萨伐尔定律与地层介质涡流效应建立了透地通信磁感应强度模型,通过对收发电路进行等效变换,在考虑涡流效应的条件下计算接收机负载电阻所获得的接收功率;引入接收负载上的热噪声,根据香农公式可确定磁感应透地通信的信道容量.仿真表明,远距离透地通信的透地信道容量随透地通信距离的增大而显著减小,但在数百米的透地通信距离下仍可以有数千到数百bit/s的信道容量.通过合理设计透地通信的调制方式,有利于充分利用有限的透地信道容量,以使透地通信系统在较大透地通信距离下满足语音与信息的传输需求.

基于GA-SVM算法的矿井多模无线信号调制识别

矿井信息化是煤矿安全生产的有效保障,而矿井多个信息子系统往往采用不同的信号模式,形成一体化信息系统必须实现多系统融合,多模信号的检测识别是多系统融合的关键。针对普通支持向量机(SVM)分类器在矿井大小尺度衰落信道下低识别率的问题,提出优化SVM分类识别的方法。将数据样本集分为测试数据集和训练数据集,使用遗传算法对训练数据集中SVM的惩罚因子和核函数进行寻优处理,得到优化的SVM模型,并用此模型对测试集进行测试分类。仿真结果表明,在信噪比为-5 dB的大小尺度衰落信道环境下,四种信号的平均识别率均能达到80%以上;在信噪比大于-3 dB的大小尺度衰落信道环境下,四种信号的平均识别率均能达到90%以上。

基于WSN的多金属矿井下人机定位系统设计

综合运用超宽带通信(UWB)、高速工业以太网络、井下高精度地图及计算机三维展示技术,构建了多金属矿井下人员及车辆无线传感器网络定位系统。系统结合到达时间法(TOA)和卡尔曼滤波,实现了固定基站节点和移动传感器节点之间的精确测距;利用无线传感器网络定位模型,实现了井下人员和车辆位置信息的实时感知。系统可以实时掌握井下人员及车辆的时空分布,监控人员及车辆的运动轨迹,具有系统部署灵活、响应速度快、鲁棒性好的特点。

基于AKPCA算法的井下WLAN位置指纹定位

为改进井下WLAN人员定位系统中位置指纹数据库的特征提取及在线定位匹配性能,提出了自适应核主成分分析(Adaptive Kernel Principal Component Analysis,AKPCA)算法。AKPCA算法将最优AP选择算法与核主成分分析(Kernel Principal Component Analysis,KPCA)算法相结合,使本征维数的计算具有一定的子区域自适应性,有效改善了KPCA算法中使用最大似然估计法求解的本征维数对于区域划分后的位置指纹数据库过于单一的问题。最优AP选择因子能够根据区域中AP信号的覆盖状态在位置指纹数据库构建及区域划分后完成最优本征维数的确定。井下人员定位试验结果中,AKPCA算法在各子区域本征维数的计算精度上要优于KPCA算法,且在定位误差为4 m时的置信概率达到了近100%,高于KPCA算法的91.4%。而在定位过程的内存占用对比方面,AKPCA算法的平均内存使用为0.832 GB,要优于KPCA算法的1.278 GB和其他位置指纹匹配算法。综上,AKPCA算法不仅在定位精度上要优于其他特征提取算法,同时也能够有效减少定位系统在线定位过程中的资源消耗。在未来的研究中,将致力于进一步改善区域划分后的井下定位精度。

短视频应用在煤矿故障处理中的实践

为了提升矿井信息化管理水平,神东煤炭集团将短视频应用与煤炭行业结合起来,以故障处理为切入点,开发了“故障秒拍”应用。在明确煤矿通信系统功能及要求的基础上,介绍了应用背景及开发平台的优势和主要技术特点。故障秒拍应用可帮助员工将故障处理的视频发在平台上,用户可以评论或指导,优秀的视频可作为故障处理经验学习。该应用有助于提高全矿的故障处理水平,最终成为矿区的知识和经验的分享平台。

一种机械式车载通信光缆放线装置的研制

煤矿巷道工况复杂多变,发生事故后,迅速与井下建立通信联络、时刻了解井下动态是重中之重。为建立有效的井下应急数据通信系统,设计了一种机械式车载光缆铺设装置,可以采用车载方式将成辊光缆展开并快速铺设到指定位置,为井下救援赢得宝贵时间。装置采用纯机械设计,主要包含光缆盘线组件、放线组件、收线组件、支撑组件等组件,各组件相互配合可以完成复杂矿井环境下的通信光缆铺设工作,能够适应高瓦斯、高粉尘等环境复杂多变的煤矿巷道,结构稳定,可以实现快速收放线。该系统可随时根据车辆的行驶状况作出调整,顺应性地进行光缆的释放作业。

浅谈模块化数据中心在大柳塔煤矿的应用

数据中心是主要存放计算机、服务器、交换机、存储器等网络核心设备的高标准机房。模块化数据中心的投用在神东煤炭集团公司还尚属首次,这对提升矿井单位网络环境、提高办公效率,节能降耗,提升自动化、信息化水平有很大的促进作用。大柳塔煤矿以建设区域中央生产控制指挥中心为契机,数据中心作为重点建设工程,也随之成功投入使用。

井下发射线圈倾斜状态的磁感应透地定位方法

研究了井下发射线圈倾斜时的磁感应透地定位方法.首先对定位坐标系的建立方法和接收机的最优摆放位置进行分析以降低定位过程的复杂度.然后建立一种由一个地下发射线圈和三个地上三轴正交接收线圈组成的透地定位系统模型.井下发射线圈产生倾斜时定位信号与收发机位置间的对应关系会被破坏,从而影响定位结果.利用坐标转换原理建立与倾斜后井下发射线圈位姿相对应的新坐标系,并在其中重构出定位信号与收发机位置间的对应关系.最后根据此关系计算出井下发射线圈的倾斜状态和其在地理坐标系中的实际位置.仿真结果表明:系统对倾斜角度的求解精度为1°,定位精度为1 m.