煤矿复杂巷道多区域协作迁移无线监控与通信方法

Coal mine wireless monitoring and communication system is an important way to ensure the automation and mechanization production and rescue disaster in the coal mine complex scene. A complex environment of laneway has an important influence on network structure, efficiency of communication and monitoring and design of energy consumption. Based on the laneway. Work together with Taiyuan University of Science and Technology, the project mainly studies: (1) Describe a method for the laneway complex environment and the rule of asymmetric dimension in its limited space. So, we can model and solve dynamic optimization method for the wireless node which is a key and support technology for video surveillance and wireless communication. (2) We analyze the characteristic of the monitoring scenario and forecast method, and build the local area virtualization mechanisms based on monitoring image analysis and optimization of communication, and study rule about how to transfer the current knowledge on analyzing area network data to relevant multiple collaboration area network. (3) On the basis of target forecasting, network resources evaluating and multi-area collaboration, we try to analyze networking method for multi-scale wireless monitoring and communication network. This study has a significant breakthrough on computation of monitoring content analysis and control of communication energy consumption. Besides, this study tries to solve the long-standing contradiction between wireless monitoring coverage rate and energy consumption. The results of this research have very important practical application value and scientific sense on support level of coal mine automation and mechanization production, quickly establishing a wireless security monitoring and emergency communications network for disaster rescue in coal mine complex scene.

煤矿无线监控与通信是矿井复杂现场中自动化、机械化生产和灾害救援的重要保障手段。巷道复杂环境对网络结构、能耗设计、检测监控的效率与可靠性有重要影响，本课题以煤矿巷道为对象，与太原科技大学合作研究：①巷道复杂环境及其受限空间维度非对称规律描述方法，建模和求解无线节点动态优选方法，作为图像监控与无线通信的支撑技术。②分析监控场景特征与监控对象预测方法，建立基于监控图像分析和通信优化的局部区域虚拟化机制，研究当前区域网络数据分析知识迁移到相关的多个协作区域网络的规律。③在目标预测、网络资源评价和多区域网络协作的基础上，分析多尺度无线监控与通信网络组网方法。本研究在监控内容分析计算量与通信能耗控制方面将有显著突破，解决无线监控覆盖率与能耗之间长期存在的矛盾。本课题研究成果对于提高煤矿复杂多变现场中自动化和机械化生产的支撑水平、快速建立无线安全监控和抢险救灾应急通信网络有重要的实际应用价值和科学意义。

煤矿无线监控与通信是矿井复杂现场中自动化、机械化生产和灾害救援的重要保障手段。巷道复杂环境对网络结构、能耗设计、目标检测监控的效率与可靠性有重要影响，本课题由中国矿业大学与太原科技大学合作研究煤矿巷道无线监测监控网络的多区域协作与迁移方法，按照原研究内容计划执行。内容包括：①巷道复杂环境及其受限空间中建模和求解无线节点动态优选方法。②分析监控场景与监控对象特征，建立通信优化的局部区域虚拟化方法，研究当前区域网络监测数据分析方法。③在目标监测与跟踪、网络资源评价和多区域网络协作的基础上，结合雾计算框架，分析多尺度无线监控与通信网络组网方法。研究成果主要为两个方面：无线网络组网与优化、监控图像处理与目标跟踪；包括：无线网络组网与控制优化、网络任务调度与优化、网络数据管理与认证、背景图像处理方法、目标检测与跟踪方法、时间序列数据处理方法等。提出煤矿结构化环境中无线节点的感知覆盖和通信覆盖的优化部署模型和求解方法；提出监控区域网络虚拟化的方法，解决监控节点能耗的平衡；凝练了科学问题：煤矿巷道复杂环境中监测数据的信息描述和知识表示，可以提高巷道监测数据通信和智能信息处理方法的有效性。成果包括：授权发明专利5项；公开发明专利1项；授权软件著作权1项；发表期刊论文14篇，其中，SCI检索论文8篇，核心期刊论文4篇，SCI源刊在线出版1篇；发表学术会议论文9篇；培养研究生12人，其中，通过博士学位论文答辩1人，博士在读1人，获得硕士学位9人，硕士在读1人；参加国际学术会议6次，国内学术会议4次。获批国家自然科学基金面上项目1项。邀请国内外学者8人到中国矿业大学学术交流。与中科院微系统所、太原科技大学等单位建立了良好的合作关系。本课题研究成果具有很好延拓性，对于提高煤矿复杂多变现场中自动化和机械化生产的支撑技术的水平、快速建立无线安全监控和抢险救灾应急通信网络有重要的实际应用价值和科学意义。