煤矿井下物联网感知层可控模型研究

Study on controlled mechanism for coal mine underground Internet of Things perception layer is one of the key scientific problems of coal mine Internet of Things, it plays a decisive role in the coal mine underground Internet of Things system openness, standards development, security. Based on color thinking and demand for coal mine safety, the method of perception layer topology generation, topology update, and topological self-regeneration for coal mine underground Internet of Things will be discussed. The controllable topology model of the coal mine underground Internet of Things will be established. Under the premise of the existing protocol architecture, adding a controllable interface layer, the controlled protocol model with closed-loop self-feedback characteristics will be built. Vague theory is applied to fusion calculation of uncertain information for coal mine underground Internet of Things perception layer. Building a "focus+distribution" model for coal mine underground Internet of Things data sharing and exchange platform based on exploring controlled interaction methods of coal mine underground Internet of Things data. Space probabilistic reasoning techniques, location-aware policy of particle filter integration and multi-parameter service-aware matching algorithm are used to establsih aware computing model of location-based mobile services. The establishment of coal mine underground Internet of Things will improve ability of coal mine anti-disasters and anti-accidents, which has important significance for coal mine safety production and related results can be applied to nonferrous metals, metallurgy and other mine fields .

煤矿井下物联网感知层可控机制研究是煤矿物联网的关键科学问题之一，对煤矿井下物联网体系开放性、标准建设、安全性起着决定性作用。针对煤矿安全需求，基于着色思想，研究煤矿井下物联网感知层拓扑生成、拓扑更新和拓扑自再生方法，建立煤矿井下物联网感知层拓扑可控模型；在不破坏现有协议体系结构的前提下，增加一个可控接口层，采用控制逻辑与网络协议体系进行跨层交互方法，建立具有闭环自反馈特征的可控协议模型；采用Vague理论进行煤矿井下物联网感知层不确定信息的融合计算，探索煤矿井下物联网数据可控交互方法，构建"集中+分布"模式的煤矿井下物联网数据共享与交换平台；采用空间概率推理技术和粒子滤波器融合的位置感知策略以及基于多参数服务感知匹配算法，建立基于位置的移动服务感知计算模型。构建可控的煤矿井下物联网，将有助于提高煤矿的抗灾害、事故能力，对煤矿安全生产具有重要意义，相关成果可以应用于有色、冶金等其它矿山领域。

煤矿井下物联网感知层可控机制研究是煤矿物联网的关键科学问题之一，对煤矿井下物联网体系开放性、标准建设、安全性起着决定性作用。. 考虑到煤矿井下狭长、封闭工作环境的特殊性，将Agent技术应用到网络拓扑的分簇算法中，提出一种基于Agent的分簇拓扑算法；探索网络可控拓扑模型的分布式优化方法，基于梯度的迭代算法开展分簇拓扑中节点的邻接权重优化研究，建立煤矿井下物联网感知层拓扑可控模型。. 针对煤矿井下物联网的可控通信需求，考虑到传输延时的随机性和干扰的不确定性，研究影响可控通信的主要因素及其功能规范，提出一种无线传输延迟被动测量及估计方法；基于RBF神经网络PID控制规律，探索感知层网络传输干扰控制策略；研究网络通信能耗的降低方法，通过采用用簇的策略细化报头压缩目的地址与源地址的方法，研究物联网报头的分布式压缩，建立煤矿井下物联网感知层可控协议模型。. 针对数据融合和数据交换对时间同步的需求，研究物联网感知层中节点间的时间同步，提出一种基于反馈机制的时间同步方法，通过同步周期和占空比的控制，实现同步精度的无差控制；采用Vague理论进行煤矿井下物联网感知层不确定信息的整理与融合计算研究，探索异构环境下数据融合性架构，研究数据元之间的交互模型与方法，构建“集中+分布”模式的煤矿井下物联网数据共享与交换平台。. 针对煤矿井下物联网感知层的移动服务需求，考虑到煤矿井下环境复杂、无线信号传输干扰大的特殊性，提出一种基于人工鱼群算法优化的节点定位算法，探索基于RSSI质心算法和多边定位算法的节点定位，以及基于人工鱼群算法的定位优化；探索基于改进蚁群算法的传感器网络路由优化，基于改进蚁群算法选择能耗最优路径；研究从接收信号强度值的测量、接收信号选取和标签防碰撞三个方面提高定位算法的精度，建立基于位置的移动服务感知计算模型。. 研究成果可以应用于有色、冶金等其它矿山领域。

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