煤矿复杂巷道多无人机群组协作监测与区域分析知识迁移

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51874300
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0408.安全科学与工程
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Coal mine wireless monitoring and communication is an important insurance method for automatic production and disaster rescue in coal mine complex environment. The complex environment has great influence on multiple unmanned aerial vehicles group monitoring and communication network structure, energy efficiency design, monitoring efficiency and reliability. Our research proposal is focus on the following. (1) The coal mine complex tunnel’s characteristic will be described by set theory and multi-component system. The area operation scheme for communication and data processing will be modeled. The flight path of unmanned aerial vehicles will be optimized with the influencing factors. (2) Time delay tolerant opportunistic communication and optimization method for sensing data based on cooperative multi unmanned aerial vehicles in divided area will be researched. (3) The area coverage optimization scheme for multi unmanned aerial vehicle group and multi area virtualization mechanism for the object monitoring and communication tasks will be explored. We will study the object monitoring data correlating method between unmanned aerial vehicles. (4) The transfer law between the unmanned aerial vehicle group for area network effective collaboration monitoring and data communication method will be researched. We will analyze the transfer method not only between multi unmanned aerial vehicles but also between multi area networks for collaboration monitoring. In this study, there will be a significant breakthrough in the energy consumption and monitoring efficiency for multi unmanned aerial vehicles, which can solve the contradiction between energy limitation and energy consumption for each task. The research results expect to have important practical application value and scientific significance on improving the automatic production level ,establishing the wireless monitoring and emergency rescue of communication network in coal mine complex environment.
煤矿无线监测与通信是矿井复杂环境中自动化生产和灾害救援的重要保障。巷道复杂环境对多无人机群组监测与通信的网络结构、能效设计、监测效率与可靠性有重要影响,本项目研究:①用集合与多元组方法描述煤矿复杂巷道特征,构建通信与数据处理的区域运算方法;结合无人机飞行影响因素,优化飞行路线。②研究基于协作多无人机群组分区域的感知数据时延忍受机会通信与优化方法。③研究多无人机群组的区域覆盖优化方案和面向目标监测与通信任务的多分区虚拟化机制,分析无人机之间目标监测数据关联方法。④研究多无人机群组区域网络之间的有效协作监测和数据通信方法的迁移规律,分析多无人机群组之间和协作感测多区域网络之间数据分析知识迁移方法。本研究在多无人机群组能效与监测效率方面将有显著突破,解决无人机能量受限与能耗的矛盾。研究成果对于提高煤矿复杂环境中自动化生产水平、快速建立无线监测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。

结项摘要

煤炭是我国能源安全的重要战略保障,国家八部委联合发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》要求加快智能化煤矿技术研究,着力解决智慧矿山开采的战略性前沿性关键技术难题。煤矿无线监控与通信是井下智能平台系统的重要技术基础,集成通信和图像感知技术的无人机系统是矿井复杂环境中自动化生产和灾害救援的重要保障。巷道复杂环境对多无人机群监测与通信的网络结构、能效设计、监测效率与可靠性有重要影响。针对煤矿井下复杂环境中的无人机飞行优化、群组协作通信、覆盖优化与监测目标数据关联、监测图像质量提升、目标识别与无人机群组分析知识迁移的研究内容,本项目开展2方面内容的研究:1、通信网络组网与控制优化,任务调度与数据管理;2、图像处理方法,目标检测识别方法。研究了基于边缘通信架构和神经网络增强的智能矿山平台,分析了无人机监控系统通信网络的可靠性与检测数据的可靠传输方案,智能数据采集的群智感知方法、信任模型与控制方法,矿山物联网系统的安全架构与无线充电方法;研究了机载网络的任务卸载方法,分析缓存优化架构与关键研究问题;研究了监控图像的传输、高分辨率补齐、增强与重建方法,研究基于智能工业物联网、深度学习和迁移学习的煤矿工人检测、语义分割、识别与人员重识别方法。发表期刊论文33篇,其中,SCI检索26篇,核心期刊论文5篇,SCI源刊在线出版1篇;发表学术会议论文4篇;获江苏省信息技术应用学会科学技术奖三等奖1项。获江苏省科学技术奖三等奖1次。项目负责人于2022年9月获批国家自然科学基金面上项目1项。培养研究生19人,其中1名博士研究生进行了论文答辩。完成了本项目的研究任务。本项目研究成果对于切实推进煤矿“无人”、“少人”值守的智能化生产方法研究、促进煤矿复杂巷道网络的快速智能化巡检方法研究、提升煤矿安全生产和应急救援保障能力有重要科学意义,对煤矿智能无人机、智能机器人及机群的研发和应用有重要的实际价值。

项目成果

期刊论文数量(33)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(4)
专利数量(2)
Self-Organizing Approximation Command Filtered Backstepping Control for Higher Order SISO Systems in Internet of Things
物联网高阶 SISO 系统的自组织逼近命令滤波反步控制
  • DOI:
    10.1109/access.2018.2888510
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    He Qiusheng;Chen Wei;Wang Haitao;Hu Qingsong;Sun Tongfeng;Tang Chaogang
  • 通讯作者:
    Tang Chaogang
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用于计算机生成全息图的相位双分辨率网络
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    Ting Yu;Shijie Zhang;陈伟;Juan Liu;Xiangyang Zhang;Zijian Tian
  • 通讯作者:
    Zijian Tian
C-EEUC: a Cluster Routing Protocol for Coal Mine Wireless Sensor Network Based on Fog Computing and 5G
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Mobile Networks and Applications
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Wei Chen;Bobin Zhang;Xiao Yang;Weidong Fang;Wuxiong Zhang;Xiaorong Jiang
  • 通讯作者:
    Xiaorong Jiang
多目标跟踪的对象初始化综述
  • DOI:
    10.11896/jsjkx.210200048
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    计算机科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    文成宇;房卫东;陈伟
  • 通讯作者:
    陈伟
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基于改进果蝇优化SVM的火灾检测方法
  • DOI:
    10.32604/cmc.2020.06258
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    CMC-COMPUTERS MATERIALS & CONTINUA
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Bi, Fangming;Fu, Xuanyi;Assefa, Biruk
  • 通讯作者:
    Assefa, Biruk

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其他文献

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  • 作者:
    黄广涛;魏在荣;黄丽;李书俊;陈伟;杨成兰;聂开瑜;邓呈亮;王达利
  • 通讯作者:
    王达利
从雌激素生成探讨维生素D轴与“肾藏精,主生殖”功能的相关性
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    管连城;高洁;柴艺汇;秦忠;李文;陈伟;王焕珍;陈云志
  • 通讯作者:
    陈云志

其他文献

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耦合偏振特性与多重曝光的阴影与光照植被覆盖度提取方法研究
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  • 项目类别:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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