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基于數(shù)據(jù)融合技術(shù)的井下自動(dòng)化排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院 張歡 2021/2/23 8:34:55
摘要：近年來(lái)，煤礦自動(dòng)化技術(shù)較之前相比獲得了飛快的發(fā)展進(jìn)步，這就使得煤炭生產(chǎn)作業(yè)工作逐步朝著自動(dòng)化方向穩(wěn)健發(fā)展，長(zhǎng)期可以通過(guò)該技術(shù)的有效應(yīng)用，使得煤礦資源開(kāi)采工作質(zhì)量與效率不斷提高，例如通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等，通過(guò)這些系統(tǒng)的應(yīng)用，可以提升煤礦開(kāi)采作業(yè)的有效性。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)融合技術(shù)；井下自動(dòng)化排水系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用
Design and Application of Underground Automated Drainage System Based on Data Fusion Technology
Zhang Huan
(Jiangsu Safety Technology Vocational College, Xuzhou, Jiangsu 221011)
Abstract: In recent years, coal mine automation technology has achieved rapid development and progress compared with previous years. This has made coal production operations gradually move towards the direction of automation. The effective application of this technology can make the quality of coal mining resources Continuous improvement of efficiency, such as ventilation system, drainage system, safety system, etc., through the application of these systems, can improve the effectiveness of coal mining operations.
Keywords: data fusion technology; underground automatic drainage system; design; application
煤礦在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)生成一定量的礦井水 ，為避免影響生產(chǎn)就必須及時(shí)排出，若不能及時(shí)排出，嚴(yán)重情況下會(huì)誘發(fā)各種塌方事故。礦井水通常包括進(jìn)入礦井巷道、工作面所形成的各種降水、地表水下滲、采空水、斷層水等，為避免造成不必要的安全隱患而威脅到生產(chǎn)，就必須及時(shí)排出。而之前的礦井排水方案還需要人工操作，自動(dòng)化水平較低，不符合現(xiàn)實(shí)實(shí)際情況，所以在當(dāng)前進(jìn)行井下自動(dòng)化排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，需要進(jìn)行技術(shù)數(shù)據(jù)融合技術(shù)的應(yīng)用，促使排水系統(tǒng)的使用工程提高[1]。
1系統(tǒng)設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)融合技術(shù)為當(dāng)前在諸多領(lǐng)域內(nèi)有著較多應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)，最早出現(xiàn)在上世紀(jì)70年代，經(jīng)過(guò)多年來(lái)諸多科研人員的研究分析，使得該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果大大提高，應(yīng)用范圍也在顯著的擴(kuò)大，參考學(xué)者關(guān)于井下自動(dòng)化排水系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用的研究文章，可以了解到該技術(shù)在此種系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中有著非常成功的應(yīng)用，那么在后續(xù)的煤礦井下井下自動(dòng)化排水系統(tǒng)應(yīng)用期間，需要多進(jìn)行該技術(shù)的使用，以此使得該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)可以充分的發(fā)揮出來(lái)，能夠?qū)ο到y(tǒng)工作期間的全部數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面的總結(jié)與分析，最終使得排水系統(tǒng)可以在使用過(guò)程中對(duì)于井下作業(yè)環(huán)境當(dāng)中的水體進(jìn)行有效的排除處理，為煤炭資源開(kāi)采工作的良好開(kāi)展提供多方面幫助，確保資源開(kāi)采工作可以良好的進(jìn)行。
對(duì)于煤礦資源開(kāi)采過(guò)程中的井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)進(jìn)行研究分析，可以了解到系統(tǒng)在工作過(guò)程中存在的不確定因素與干擾源較多，在測(cè)量時(shí)通過(guò)借助相關(guān)傳感器極易產(chǎn)生各種測(cè)量噪音。為此，利用傳感器一般很難獲取完整、準(zhǔn)確的信息，由此會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)利用可靠性大受影響，最終使得系統(tǒng)應(yīng)用效果受到影響。對(duì)于排水控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合技術(shù)應(yīng)用期間，多會(huì)和傳感器共同發(fā)揮作用，即在傳感器冗余方法的幫助下能夠有效降低對(duì)于測(cè)量噪聲所造成的影響，而加權(quán)平均法、貝葉斯估計(jì)法、卡爾曼濾波法等[2]在融合冗余數(shù)據(jù)時(shí)具有很高的使用率。井下自動(dòng)排水系統(tǒng)自動(dòng)控制圖如下圖1。
圖1井下自動(dòng)排水系統(tǒng)自動(dòng)控制圖
以卡爾曼濾波法為例，由于井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)具有非線性，在融合冗余數(shù)據(jù)時(shí)可以考慮應(yīng)用擴(kuò)張的卡爾曼濾波。為充分保證一般性，非線性時(shí)變隨機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)模型主要表現(xiàn)為：x（未完，下一頁(yè)）
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