基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测与预测关键技术研究

在煤矿生产中，瓦斯事故严重威胁煤炭开采人员的安全，影响煤炭工业的发展。对煤矿矿井中瓦斯浓度进行实时监测、对瓦斯浓度变化趋势及瓦斯事故进行有效预测是预防煤矿瓦斯事故发生的关键。本项目研究基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测与预测中的关键技术。首先，研究一种基于小波多分辨和数据压缩技术的分布式瓦斯传感数据采集方法、一种传感器网络感知数据的协同存储策略、一种传感数据的近似索引构建与查询处理方法，提高对煤矿瓦斯传感数据的管理能力，进而提高对瓦斯浓度的实时监测能力；然后，基于隐马尔科夫理论研究一种煤矿瓦斯浓度趋势及瓦斯事故预测模型；最后，基于上述对煤矿瓦斯监测与预测中关键技术的研究成果，设计和开发一套基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测与预测原型系统，为提高煤矿矿井瓦斯浓度的监测及预测能力，预防煤矿矿井瓦斯事故的发生奠定科学基础。

项目围绕基于无线传感器网络的信息监测及预测关键技术，主要研究了传感器网络路由算法与节点定位、基于门限理论的通信安全机制、数据采集与监测管理、基于灰色理论与马尔科夫模型的煤矿瓦斯信息分析与预测、煤矿生产安全装置等应用技术。在研究工作中，首先构建了一个无线传感器网络技术研究平台，然后基于该平台开展了上述相关技术的研究工作，最后设计了一个基于无线传感器网络的信息监测与数据管理原型系统。项目的研究工作为基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测与预测的应用及其他工程监测应用提供了一定的技术基础。