三论数字矿山——借力物联网保障矿山安全与智能采矿

在简要总结我国数字矿山建设成效的基础上,梳理了数字矿山内涵及其不同理解,讨论了自动采矿、遥控采矿、矿山物联网、感知矿山、智能采矿等相关概念及其与数字矿山的联系。结合采矿科技进步,采用数字化、信息化与自动化3条主线对数字矿山等概念进行了矩阵描述。指出:数字化、信息化、自动化是智能采矿的3项关键技术,数字化与信息化相辅相成,共同支撑矿山自动化;数字矿山是感知矿山与智能采矿的基础,感知矿山是智能采矿的保障。以当前煤矿安全避险六大系统建设和金属矿无人采矿系统技术发展为例,明确了数字矿山借力物联网的新任务。并面向矿山安全与智能采矿,分析提出了"十二五"期间数字矿山的5个主攻方向,即数字矿山集成平台、采矿模拟仿真系统、露天矿全自动化系统、井下定位与导航技术、采场环境智能感知技术。

点集V图-K阶邻近并行搜索算法设计与实验

K阶邻近在空间层次聚类、空间邻近分析、DEM内插等方面有着广泛应用,然而传统的串行算法无法满足大规模数据集快速搜索K阶邻近的需求。该文在分析V图-K阶邻近串行搜索算法特点的基础上,提出了一种基于MPI的并行搜索算法——PVKN(Parallel Voronoi K-order Neighbors)算法,分别对V图构建和K阶邻近搜索进行并行化,并通过实验对算法进行测试。结果表明:当求解单源点目标的K阶邻近时,构建V图的时间远远大于搜索K阶邻近的用时,仅对构建V图过程进行并行化,即可获得良好的加速效果;当对多源点目标进行求解时,搜索K阶邻近的时间随着K阶数和源目标数的增加而增长,成为影响PVKN算法效率的主要因素,对K阶邻近搜索过程进行并行化,PVKN算法加速比可达5倍以上,能有效降低运行时间。

一种实现拓扑关系高效并行计算的矢量数据划分方法

分析了拓扑关系并行算法的特点,为实现拓扑关系并行计算进程间的任务均衡与负载均衡,提出了一种矢量目标集的数据均衡划分方法,基于该划分方法设计了拓扑关系并行算法并测试了算法性能。测试表明:利用该方法可实现进程间计算负载的高度均衡与数据负载的基本均衡,加速比随进程数基本呈线性增长,算法并行效率基本不随进程数增加而衰减,基本稳定在80%。该方法为面向单机多核、众核和高性能集群环境下的海量数据拓扑关系分析软件的开发与服务提供一种高效的矢量数据划分方法。

微纳甲烷传感技术的研究

针对矿山物联网发展对甲烷传感器低功耗、微型化、低成本的设计要求,对一种基于微纳米技术的载体催化燃烧式甲烷传感器展开研究,着重介绍了该种甲烷传感器的微加热器及低维甲烷传感方面的研究现状及相应成果,并介绍了一种新型金属-绝缘体-金属结构的金属氧化物半导体甲烷传感器。该种甲烷传感器具有功耗低、体积小等特点,符合矿山物联网的发展需求。

无人机影像序列中露天矿三维建模

辽宁矿种繁多，矿山固体废物产出量巨大。为了加强生态环境建设，在矿山固体废物对生态环境影响遥感调查基础上，对调查数据进行统计、分析、归纳、对比，掌握其分布现状，对生态环境的影响，发展趋势进行分析。本文论述了矿山固体废物调查对象与内容、技术路线与工作方法，辽宁矿山固体废物产出量及矿山固体废弃物对环境影响分析。本文提出了一种基于运动与结构重建（SFM）和光束平差法（BA）的无人机影像序列中露天矿全自动三维建模方法。本文方法利用低成本便携式非量测相机方便快捷地获取露天矿照片序列，基于图像序列的运动与结构重建方法进行采场三维特征点自动提取，基于光束平差法将生成的露天矿各区域点云数据自动融合成为完整的三维模型，而不需要任何地面控制点信息。试验中，对某露天铁矿（西北和东南区域）进行了全自动三维建模，生成了包含纹理信息的三维点云数据，构建了露天采场数字表面模型（DSM）。实验结果表明，本文提出的算法非常适用于露天矿山三维建模研究，可以有效地降低数据采集的劳动强度、缩短三维建模周期、提高露天矿测绘效率，在露天矿的三维模型自动构建、三维地形分析、三维模型快捷更新等方面有重要的意义，还用于边坡维护和扩帮工程的岩土石方量的计算与统计，实现露天矿生产的三维立体可视化管理。

协作WSN路由算法的能耗及其影响因素研究

研究了一般拓扑意义下的无线传感器网络协作路由算法的能耗情况及其影响因素.在Amir协作链路费用模型的基础上,从理论上证明了协作路由传递一定会带来能量节省.同时,从实践的角度研究了节点收发电路能耗对路由算法节能效果的影响.仿真结果表明:在自由空间模型下,能量节省值与收发电路能耗成反比,其极限值为收发电路能耗值为零时的能量节省值;协作路由的能量节省值还与参与协作的节点数量、网络中的节点总数呈正相关的关系.