基于物联网的煤矿井下环境监测系统的研究与实现

分类号密级UDC学校代码10500XXXXX学校工程硕士学位论文题目：基于物联网的煤矿井下环境监测系统的研究与实现英文题目：ReserchandImplementationofEnvironmentMonitoringSystemforUndergroundCoalMineBasedonInternetofThings学位申请人姓名：XXXXX申请学位领域名称：计算机技术指导教师姓名：XXX教授XXX副教授二○一三年三月-1-分类号密级UDC学校代码XXXXXXXXX学校工程硕士学位论文题目基于物联网的煤矿井下环境监测系统的研究与实现英文题目ReserchandImplementationofEnvironmentMonitoringSystemforUndergroundCoalMineBasedonInternetofThings研究生姓名（签名）XXX校内导师姓名（签名）XXX职称教授校外导师姓名（签名）XXX职称副教授申请学位领域名称计算机技术领域代码论文答辩日期学位授予日期学院负责人（签名）评阅人姓名评阅人姓名年月日-2-XXX大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日XXXX大学工程硕士学位论文摘要我国煤矿的开采大多为地下开采，地质复杂，工作环境十分恶劣，井下工作人员的生命财产安全难以得到有效保障，煤矿安全面临着重大的威胁。亟需加强煤矿生产安全监控，减少煤矿灾害事故发生，更好的应对事故发生后进行及时抢救被困井下工作人员，最大程度降低国家和煤矿企业的财产损失。然而现有的井下环境检测系统具有检测区域不全面、不能及时进行定位、扩展性差等不足。物联网是在互联网的基础上，通过射频识别、无线通信、传感器网络技术，连接设备，进行信息交换和通信的虚拟网络。无线传感器网络技术可以实时感知环境信息，能够相互传递信息，达到数据的实时监测，应用前景非常广泛。基于此，本文结合煤矿井下环境特性，采用物联网技术，研究并实现了基于物联网的煤矿井下环境监测管理系统，对煤矿安全生产具有重要意义。基于物联网的煤矿井下环境监测系统，以无线传感器网络为支撑，将监测信息包括多种环境状态参数、工作人员位置等，汇聚后实时传送到地面监控中心数据库，进行分析处理，为用户或者煤矿企业管理者提供数据支持。系统完成了煤矿安全监测系统功能模块的设计开发，实现了煤矿井下环境检测系统的数据实时采集、处理与传输、人员定位、环境监测与预警、信息共享等功能，提高煤矿生产的安全性。关键字：煤矿井下，物联网，数据挖掘，环境监测XXXX大学工程硕士学位论文AbstractChina’scoalminingismainlycarriedoutundergroundwiththecomplicatedgeologicalconditionsandtheadverseworkingenvironment,whichisdirectlyrelatedtolifepropertysafetyofthecoalminer.Coalminesafetyproductionisfacingthegreatchallenge,thusitisveryurgenttostrengthenmonitoringontheproductionsafety,whichcaneffectivelyreduceoccurrencesofthecoalmineaccident,andimmediaterescuethetrappedminers,guaranteesafeoperationandlowerenterprise'sloss.However,thecurrentundergroundenvironmentdetectionsystemhassomeshortcomings,suchaslimiteddetectionundergroundarea,badrealtimecapability,poorexpansibilityetc.TheInternetofThingsreferstouniquelyidentifiableobjectsandtheirvirtualrepresentationsinanInternet-likestructure,connectingdevicesbyradiofrequencyidentification,wirelesscommunication,sensornetwork,theexchangeofinformationandcommunications.AllkindsoftheenvironmentinformationcanbeobtainedbytheWSNtechnologyintime.WSNconsistsofspatiallydistributedsensorstomonitorenvironmentalconditions,suchastemperature,andtocooperativelypasstheirdataviathenetworktocontrolcenter,whichhasbroadapplicationrange.Therefore,thispaperdevelopstheenvironmentalmonitoringandmanagementsystemofcoalminebasedontheIOTtechnology,combiningwiththerequirementofthecharacteristicsofcoalmineenvironment,andhasgreatsignificationforcoalminesafetyproduction.TheenvironmentalmonitoringsystemofcoalminebasedontheIOT,thevariousenvironmentalparametersandtheorientationoftheminerscanbegotbytheWSN,whichcangivetheinformationtomonitorcenterintime.Thesystemfunctionmoduleisdesignedandthefunctionsofallkindsofenvironmentmonitoringparameters,environmentalmonitoringandearlywarning,informationsharing,miner’slocationareachieved,thesafetyproductionofcoalmineisimproved.Keywords:Coalmine,IOT,datamining,environmentalmonitoringXXXX大学工程硕士学位论文目录摘要....................................................................................................................................................3Abstract..............................................................................................................................................4目录..............................................................................................................................................5第一章绪论........................................................................................................................................61.1课题背景与意义....................................................................................................................61.2国内外研究现状....................................................................................................................81.3论文研究的主要内容及组织结构......................................................................................10第二章煤矿井下环境监测系统的相关技术...................................................................................112.1物联网概念.........................................................................................................................112.2物联网体系结构..................................................................................................................122.3物联网设计原则..................................................................................................................142.3物联网的关键技术..............................................................................................................152.4本章小结.............................................................................................................................18第三章数据挖掘在煤矿井下环境监测系统中的应用.....................................................................193.1数据挖掘技术概述.......................................