神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在瓦斯光譜傳感系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)是我國(guó)當(dāng)前煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理的重中之重。開(kāi)發(fā)瓦斯災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)及裝備，是預(yù)防瓦斯事故的重要防線和保障措施。用激光光譜法并結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)瓦斯進(jìn)行預(yù)警是一種全新的方法，該研究適合我國(guó)煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)預(yù)警要求的在線、實(shí)時(shí)、快速的系統(tǒng)，使得該研究在世界上占有一席之地，建立出可行的預(yù)警模型，從而能極大地緩解我國(guó)煤炭生產(chǎn)百萬(wàn)噸死亡率遠(yuǎn)高于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的局面。 本文首先論述了基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)的煤礦瓦斯預(yù)警模型及相關(guān)理論

2、。通過(guò)對(duì)氣體近紅外選擇性吸收的理論分析，給出了氣體吸收測(cè)量的理論依據(jù)，并確定了甲烷氣體的吸收譜線。采用DFB激光器在控制電路下掃描1．65μm附近的一條甲烷振轉(zhuǎn)吸收譜線，通過(guò)甲烷2v3帶R（3）線的吸收對(duì)氣體濃度進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)激光的波長(zhǎng)調(diào)制，研究其最佳參數(shù)，檢測(cè)二次諧波以獲得更高的探測(cè)信噪比，建立出光譜數(shù)據(jù)的反演方法。 其次介紹了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和BP算法的相關(guān)理論，提出了利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行瓦斯?jié)舛确治龊皖A(yù)測(cè)建模的方法。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)

3、對(duì)歷史濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，找出瓦斯?jié)舛茸兓膬?nèi)在規(guī)律，并將其存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)具體的權(quán)值和偏置值中，用以預(yù)測(cè)未來(lái)的數(shù)據(jù)。采用三層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)瓦斯?jié)舛冉㈩A(yù)測(cè)模型，討論了網(wǎng)絡(luò)的各種參數(shù)設(shè)置的問(wèn)題。用Matlab進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于瓦斯?jié)舛鹊念A(yù)警是可行的。 最后，從硬件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化角度入手，對(duì)Sigmoid函數(shù)的硬件實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了比較研究，找出了較合理的設(shè)計(jì)方案。利用EDA技術(shù)，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)FPGA硬件技術(shù)