基于ArcGIS Server的探针智能化煤矿井下定位系统的设计与实现

摘要

在煤炭资源丰富的我国，煤炭行业信息化和网络化以及电子技术迅猛发展，但是煤矿大多为地下开采，地质条件复杂多变，这些不利因素给煤矿井下作业带来了非常大的威胁。对于现行的井下监控系统而言，一般都存在探测节点部署困难与扩展性差的问题，因而对井下区域的监测存在盲区;且现有的井下人员定位系统大都独立运行，造成信息的封闭以及大量的功能重复，由此造成大量的冗余及各部门之间信息沟通困难，对领导决策带来困扰。因此，建设智能煤矿定位系统，努力构造矿井信息互联与共享，进一步减少部门之间信息沟通的孤岛效应，是未来矿山系统建设的目标。 本文在深入探针智能化煤矿定位系统需求分析的基础上，对井下智能化数据采集技术及定位技术进行了研究，设计并实现了基于ArcGIS Server的探针智能化煤矿井下定位系统，论文主要完成的工作以及创新之处如下: (1)进行煤矿探针智能化定位系统需求分析。分析结合了煤矿井下地形错综狭长、通信条件复杂等特点，从煤矿事故定位的特点、事故应急管理的过程以及井下应人员定位等三个方面来进行需求分析，同时给出了探针智能化煤矿定位系统的主体功能需求与系统数据需求明细。 (2)采用RFID技术并结合中间件对矿井内移动目标进行远程数据采集与处理。通过构造数据采集中间件模型的方法，对RFID数据的清洗进行了深入分析与探究，针对其数据流中的漏读和冗余问题，本文提出了活动曲面探针模型与自适应簇映算法进行抑制与补偿，提高了整体系统的数据读取精确性。 (3)构建了井下管理监测监控系统。根据图层化数据和管理信息数据，采用计算无线传感器网络与井下巷道相对位置的方法来部署井下无线传感器网络节点，并进行了系统测试。测试结果表明，本文提出的相对位置部署系统能有效延长井下通信网络寿命并且提高通信可靠性，为井下数据监测与情形判定提供了更好的数据基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 研究现状

1．3 研究内容

1．4 全文结构

第二章 煤矿探针智能化定位系统需求分析

2．1 煤矿探针智能化系统定位情况分析

2．1．1 煤矿事故定位流程分析

2．1．2 煤矿井下结构化分析

2．2 煤矿探针智能化定位系统功能分析

2．2．1 系统功能需求描述

2．2．2 系统人员权限与工作例图

2．2．3 系统各部分功能模块分析

2．3 系统数据分类

2．4 本章小结

第三章 煤矿探针智能化定位系统设计

3．1 系统总体结构

3．2 系统功能架构

3．3 系统数据库设计

3．3．1 煤矿地图图层化数据设计

3．3．2 基于ArcSDE的管理信息数据库设计

3．4 数据采集中间件

3．4．1 RFID中间件概述

3．4．2 RFID中间件的主要架构与功能模块

3．5 自适应探针式数据清洗技术模型及其应用

3．5．1 RFID数据清洗概述

3．5．2 RFID中的数据特点

3．5．3 RFID中的清洗技术

3．5．4 自适应探针式数据清洗

3．5．5 实验分析

3．6 本章小结

第四章 井下监控节点系统部署与系统集成实现

4．1 ArcGIS Server关键技术

4．1．1 ArcGIS Server简介

4．1．2 分布式对象访问技术与Silverlight技术

4．2 井下主备节点相对式部署

4．2．1 井下无线传感器主干节点部署

4．2．2 基于系统数据的井下无线传感骼用节点部署表示

4．2．3 井下无线传感器相对位置生成算法

4．2．4 仿真分析

4．3 系统集成实现

4．3．1 综合资源管理平台

4．3．2 数据标签分析与管理

4．3．3 考勤管理

4．3．4 资源运维监控平台

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢