基于数据挖掘的煤矿安全监测系统研究
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摘要
本文对数据挖掘技术在煤矿安全监测系统中的应用作了初步的研究与探讨。同时针对目前煤矿安全监测系统中存在的不足,提出了改进的煤矿安全监测方案,基于CAN总线与无线射频技术相结合的煤矿安全监测系统。实现了部分硬件的设计。该方法弥补了传统有线传输只能测量固定地方的瓦斯浓度,缺乏移动性的问题,又解决了无线传感器网络的电源供给有限的弊端,综合了两种方法的优点,可以更好的进行监测。
在软件方面,首先提出应用数据挖掘的模糊聚类方法和模糊评判技术,进行井下环境监测区域的划分和危险等级的判定,提出了综合距离度量和相似度量的新统计量,MATLAB仿真实验结果表明,该方法在煤矿安全监测中具有潜在的应用价值;其次提出应用时间趋势结构序列数据挖掘方法,进行煤矿井下瓦斯时间序列趋势的预测,MATLAB仿真实验结果表明,时间序列数据挖掘方法在煤矿井下环境预测中具有重要的应用价值;最后提出应用特征分析方法进行井下监测传感器的优化布点,建立了特征分析模型,突破了传统传感器布点只依据《煤矿安全规程》的布点方法,在理论和科学的层次上对传感器的布点问题进行了研究,实现了井下环境监测传感器的灵活布置。MATLAB仿真实验验证了方法的可行性。但由于条件和时间的限制,很多方面还有待改进和深入研究。
The application of the technology of data mining in the mine safety monitor systemis investigated and discussed. Aimed at the deficiency of our country’s coal safetymining system, complex CAN bus and RFID technology are proposed and used in coalmine safety monitor system and achieve some of the hardware design. This method can’tonly compensate for the traditional cable transmission measurement of gasconcentration in a fixed place of issue of the lack of mobility, but also solve the wirelesssensor networks with limited power supply of the state. It is Combines the merits of bothapproaches can be better monitored.
On the software side: First proposed the application of Data Mining fuzzyclustering method and fuzzy evaluation technology for underground division of theregional environmental monitoring and risk levels determined, a new statistic areproposed complex distance measure and similarity measure.MATLAB simulation resultsshow that the method in the coal mine safety monitoring has a potential applicationvalue; Second, application of TSDM method to predicte the gas trend in the future.MATLAB simulation results show that time series Data Ming method for eniviromentalprediction in the coal mine has an important application value; Last, application ofCharacteristic analysis method to optimize the place point of the sensor, breaking thetraditional distribution sensor based solely on“Coal Mine Safety Regulations”method,The level of theory and science to study the sensor's distribution issue and realize theflexible arrangement of the sensor. MATLAB simulation results verify the feasibility ofthe method. However, as conditions and time constraints, there is still much room forimprovement and research.
在软件方面,首先提出应用数据挖掘的模糊聚类方法和模糊评判技术,进行井下环境监测区域的划分和危险等级的判定,提出了综合距离度量和相似度量的新统计量,MATLAB仿真实验结果表明,该方法在煤矿安全监测中具有潜在的应用价值;其次提出应用时间趋势结构序列数据挖掘方法,进行煤矿井下瓦斯时间序列趋势的预测,MATLAB仿真实验结果表明,时间序列数据挖掘方法在煤矿井下环境预测中具有重要的应用价值;最后提出应用特征分析方法进行井下监测传感器的优化布点,建立了特征分析模型,突破了传统传感器布点只依据《煤矿安全规程》的布点方法,在理论和科学的层次上对传感器的布点问题进行了研究,实现了井下环境监测传感器的灵活布置。MATLAB仿真实验验证了方法的可行性。但由于条件和时间的限制,很多方面还有待改进和深入研究。
The application of the technology of data mining in the mine safety monitor systemis investigated and discussed. Aimed at the deficiency of our country’s coal safetymining system, complex CAN bus and RFID technology are proposed and used in coalmine safety monitor system and achieve some of the hardware design. This method can’tonly compensate for the traditional cable transmission measurement of gasconcentration in a fixed place of issue of the lack of mobility, but also solve the wirelesssensor networks with limited power supply of the state. It is Combines the merits of bothapproaches can be better monitored.
On the software side: First proposed the application of Data Mining fuzzyclustering method and fuzzy evaluation technology for underground division of theregional environmental monitoring and risk levels determined, a new statistic areproposed complex distance measure and similarity measure.MATLAB simulation resultsshow that the method in the coal mine safety monitoring has a potential applicationvalue; Second, application of TSDM method to predicte the gas trend in the future.MATLAB simulation results show that time series Data Ming method for eniviromentalprediction in the coal mine has an important application value; Last, application ofCharacteristic analysis method to optimize the place point of the sensor, breaking thetraditional distribution sensor based solely on“Coal Mine Safety Regulations”method,The level of theory and science to study the sensor's distribution issue and realize theflexible arrangement of the sensor. MATLAB simulation results verify the feasibility ofthe method. However, as conditions and time constraints, there is still much room forimprovement and research.
引文
[1]娄明波.煤矿安全监测系统现状与发展的前景.学术研究.2007
[2]周邦全.煤矿安全监测监控系统的发展历程和趋势.矿业安全与环保.2007,34(76-77)
[3]程德强,李世银,李鹏,田隽,庞平.矿井安全监测监控系统[J].视频技术应用与工程, 2006,2(4):78-81
[4]刘西青.论国内煤矿瓦斯监测监控系统现状与发展.山西焦煤科技.2006.3(37-40)
[5]陈金国.瓦斯管理的关键技术研究.南京航空航天大学.2007
[6]梁循.数据挖掘算法与应用.北京大学出版社.2006
[7]Jiawei Han,Micheline Kamber著,范明等译.数据挖掘概念与技术.机械工业出版社.2001.8
[8]陈文伟,黄金才,赵新昱著.数据挖掘技术.北京工业大学出版社.2002.12
[9]张银奎,廖丽,宋俊,等译David Hand, Heikki Mannila, Padhraic Smyth著.数据挖掘原理.机械工业出版社。2006年2月
[10]谢金星,薛毅编著.优化建模与LINDO/LINGO软件.清华大学出社.2005
[11]邢文训,谢金星编著.现代优化计算方法.清华大学出版社.2005
[12]阳明盛,罗长童编著.最优化原理、方法及求解软件.科学出版社.2007
[13]高荣.桥梁健康监测系统传感器优化布置研究.华中科技大学.2007.5
[14]煤矿安全规程.煤炭工业出版社. 2006
[15]贾林.数据挖掘技术及应用的研究.兰州理工大学.2003
[16](加)Jiawei Han,Micheline Kamber著,范明,孟小峰译.数据挖掘概念与技术.机械工业出版社.2007.3
[17]Chang K,Tsai B.The effect of DEM resolution on slope and aspect mapping. Cartography and Geographic Information Systems.1991,18.69-77.
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[19](美)Mehmed Kantardzic著,闪四清,陈茵,程雁等译.数据挖掘-概念、模型、方法和算法.清华大学出版社.2004
[20]李秋丹.数据挖掘相关算法的研究与平台实现.大连理工大学.2004
[21]章兢,张小刚等编著.数据挖掘算法及其工程应用.机械工业出版社.2006.6
[22]刘同明.数据挖掘技术及其应用。国防工业出版社。2001年9月
[23]张银奎,廖丽,宋俊,等译David Hand, Heikki Mannila, Padhraic Smyth著.数据挖掘原理.机械工业出版社。2006年2月
[24]杨灿.数据挖掘的模糊系统实现.浙江大学.2005.12
[25]赵俊.基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统.江苏大学.2007.6
[26]孙利民等编著.无线传感器网络.清华大学出版社2005.5
[27]覃磊.基于无线传感器网络技术的煤矿安全监测系统.华中科技大学.2007.1
[28]张华.采用CAN总线的煤矿安监系统井下分站的设计.武汉理工大学.2009.5
[29]夏恒星.基于无线传感器网络的矿井安全监测系统的研究与实现.南京航空航天大学.2007.1
[30]部宽明,CAN总线原理和应用系统设计[M].北京航天航空大学出版社.1996.11.
[31]饶运涛,现场总线CAN原理与应用技术[M].北京航空航天大学出版社.2003.
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[33]严骏.模糊聚类算法应用研究.浙江大学.2006.3
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[40]张国良,曾静,柯熙政,邓方林.模糊控制及其MATLAB应用.西安交通大学出版社.2002.11
[41]阳爱民.模糊分类模型的研究.复旦大学.2005.4
[42]杨小兵.聚类分析中若干关键技术的研究.浙江大学.2005.5
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[46]曾月红,姚敏.时序数据挖掘方法研究.计算机工程与设计.2004.25(11)
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