基于多傳感器信息融合的煤礦環(huán)境探測(cè)與危險(xiǎn)評(píng)估.pdf

1、本文針對(duì)近年來(lái)我國(guó)頻繁發(fā)生的礦難事故，依托煤礦救災(zāi)機(jī)器人平臺(tái)，結(jié)合礦難事故后煤礦井下危險(xiǎn)環(huán)境的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套煤礦井下多傳感器信息采集系統(tǒng)，同時(shí)提出一種基于粗集一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤礦井下環(huán)境危險(xiǎn)度的新算法，對(duì)煤礦環(huán)境做出準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的評(píng)估。 該系統(tǒng)采用飛思卡爾公司最新推出的16位單片機(jī)MC9S12DG128B作為控制核心組成智能節(jié)點(diǎn)，對(duì)礦難發(fā)生時(shí)特征比較明顯的有毒有害氣體、溫度、風(fēng)量等幾種傳感器的信息進(jìn)行采集以及融合處理，同時(shí)為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)

2、結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性，智能節(jié)點(diǎn)通訊采用CAN總線結(jié)構(gòu)。這樣充分結(jié)合了MC9S12DG128B處理速度快，易擴(kuò)展和CAN總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、開(kāi)放性，在硬件上保證了危險(xiǎn)環(huán)境探測(cè)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。 在控制算法上，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有并行處理、信息分布存儲(chǔ)等特點(diǎn)，可通過(guò)訓(xùn)練、學(xué)習(xí)產(chǎn)生一個(gè)非線性映射，自適應(yīng)地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，同時(shí)具有較好的抑制噪聲干擾的能力和較強(qiáng)的魯棒性。其缺點(diǎn)是當(dāng)輸入信息空間的維數(shù)較大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且訓(xùn)練時(shí)間也很長(zhǎng)

3、。而粗集可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行屬性約簡(jiǎn)和值約簡(jiǎn)，消除樣本中的噪聲和冗余對(duì)象。這兩者的結(jié)合不僅可以減小網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，同時(shí)通過(guò)消除對(duì)象冗余可減少網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，還可以通過(guò)消除噪聲提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。 本文根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)能力強(qiáng)和粗集理論屬性約簡(jiǎn)的特點(diǎn)，結(jié)合煤礦井下復(fù)雜環(huán)境詳細(xì)論證了兩者結(jié)合的原理、算法及實(shí)現(xiàn)過(guò)程，將其結(jié)合起來(lái)形成粗-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦井下環(huán)境危險(xiǎn)程度的評(píng)估。仿真結(jié)果表明，該粗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠準(zhǔn)確評(píng)估處煤礦井下環(huán)境