BF-无线传感器网络与矿山安全监控-余修武 国防工业出版社 9787118106589 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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余修武 著

图书标签:

• 无线传感器网络
• 矿山安全
• 安全监控
• 传感器技术
• 物联网
• 工业安全
• 通信技术
• 余修武
• 国防工业出版社
• 9787118106589

店铺： 华裕京通图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118106589

商品编码：29773373656

包装：平装

出版时间：2016-01-01

图书基本信息
图书名称	无线传感器网络与矿山安全监控	作者	余修武
定价	79.00元	出版社	国防工业出版社
ISBN	9787118106589	出版日期	2016-01-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装

内容简介

余修武、李向阳、江珊、余员琴编*的《无线传 感器网络与矿山安全监控》是一部无线传感器网络 (WSN)与矿山安全监测监控领域的专*，系统地介绍 了外多年来WSN技术的研究进展与应用情况，尤 其重点介绍了作者们研究WSN在矿山安全智能监测预 警与定位的关键技术成果。全书共6章，主要内容有 ：绪论、WSN矿山安全监测无线通信技术研究、WSN矿 山安全智能监测数据传榆路由协议研究、WSN矿山安 全智能监测数据去冗技术研究、WSN矿山安全智能监 测人员定位算法研究、结论与展望。 　　本书可供从事安全技术与工程、无线传感器网络 与智能监控监测预警、短距离无线通信、目标定位跟 踪、信息融合、无线路由、通信系统与信息工程、矿 业工程等专业的教师和科研人员阅读和参考，还可作 为上述专业的研究生或高年级本科生的教材；同时也 可供从事环境监测、生产过程监控、传感与自动化、 军事侦察、机器人等领域的工程技术人员参考。

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目录

章 绪论 1.1 研究来源与资助 1.2 研究背景与意义 1.3 矿井安全避险“六大系统”要求 1.4 WSN技术发展现状 1.4.1 WSN概述 1.4.2 WSN研究进展 1.5 本书主要内容 第2章 WSN矿山安全监测无线通信技术研究 2.1 无线通信介质 2.1.1 无线电波通信 2.1.2 微波通信 2.1.3 红外线通信 2.2 短距离无线通信技术分析 2.2.1 IrDA通信技术 2.2.2 UWB通信技术 2.2.3 Bluetooth通信技术 2.2.4 Wi—Fi通信技术 2.2.5 ZigBee通信技术 2.3 矿山监测采用ZigBee通信技术分析 2.3.1 短距离无线通信技术比较 2.3.2 矿山监测无线通信技术要求 2.4 WSN矿山监测ZigBee技术 2.4.1 ZigBee协议体系架构 2.4.2 ZigBeeWSN拓扑模型 2.4.3 ZigBee组建WSN方案设计 2.5 本章小结 第3章 WSN矿山安全智能监测数据传输路由协议研究 3.1 WSN传输路由协议 3.1.1 WSN路由协议特点 3.1.2 WSN路由协议类型 3.1.3 典型路由算法比较分析 3.2 矿山监测WSN路由算法特点分析 3.2.1 矿山环境对路由算法的需求 3.2.2 矿山结构对路由算法的需求 3.2.3 矿山监测对路由算法的需求 3.3 矿山监测APTEEN改进型LRCEB路由协议 3.3.1 Sink附近节点负载均衡策略 3.3.2 簇举代价减少算法 3.4 LRCEB路由协议仿真测试 3.4.1 换选簇数对比测试 3.4.2 网络能量消耗对比测试 3.5 本章小结 第4章 WSN矿山安全智能监测数据去冗技术研究 4.1 WSN中信息数据去冗意义及技术 4.1.1 信息数据去冗意义 4.1.2 信息数据去冗技术 4.1.3 矿山监测数据特点与去冗分析 4.2 WSN数据融合技术 4.2.1 数据融合理论基础 4.2.2 数据融合技术分类 4.2.3 矿山监测数据融合要求 4.3 WSN矿山监测ISEDA数据融合算法 4.3.1 ISEDA模型及基本思想 4.3.2 ISEDA算法融合处理过程 4.4 算法性能分析与仿真 4.4.1 算法性能分析 4.4.2 算法仿真对比 4.5 本章小结 第5章 wSN矿山安全智能监测人员定位算法研究 5.1 WSN定位技术及分析 5.1.1 定位技术特点及基本概念 5.1.2 定位技术性能评价 5.1.3 定位理论模型及分类 5.1.4 定位典型算法及比较 5.2 WSN矿山人员定位分析 5.2.1 矿山环境对定位的制约 5.2.2 矿山人员定位监测需求 5.2.3 矿山空间结构对定位的影响 5.3 基于锚点优化的R—A混合定位算法 5.3.1 矿山RSSI传播模型 5.3.2 锚节点优化算法 5.3.3 R—A定位算法及流程 5.4 算法测试与性能分析 5.4.1 y值与k值测定 5.4.2 结果及性能分析 5.5 本章小结 第6章 结论与展望 6.1 主要结论 6.2 主要创新点 6.3 研究展望 参考文献

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文摘

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序言

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《矿山安全监控技术与应用》 内容简介： 本书是一部系统阐述矿山安全监控领域前沿理论、核心技术和实践应用的专著。随着我国矿产资源开发的日益深入，矿山安全生产的压力也愈发凸显。传统的人工巡检和有限的监测手段已难以满足现代矿山规模化、智能化发展的需求，事故预防、风险预警和应急响应的效率亟待提升。本书正是在此背景下，旨在为矿山企业、科研机构、工程技术人员提供一套全面、先进、实用的矿山安全监控解决方案，推动矿山安全生产水平的整体跃升。 全书共分为十一章，内容涵盖了矿山安全监控的理论基础、关键技术、系统构建、实际应用及未来发展趋势。 第一章 绪论 本章首先深入分析了当前矿山安全生产面临的严峻挑战，包括复杂多变的地下环境、潜在的自然灾害（如瓦斯、煤尘、水害、地质灾变等）、设备故障、人为因素等，并阐述了建立先进、高效、智能的矿山安全监控系统的紧迫性和重要性。接着，本书梳理了矿山安全监控技术的发展历程，从早期的机械式监测到如今信息化、智能化监测的发展脉络，为读者勾勒出技术演进的宏观图景。最后，本章明确了本书的研究目标、内容框架和适用范围，为后续章节的学习奠定坚实的基础。 第二章 矿山环境与灾害监测基础 本章聚焦矿山环境中各种关键参数的监测，为理解和实施有效的安全监控打下理论基础。首先，详细介绍了矿山环境中影响安全的几个核心要素，包括但不限于： 瓦斯（特别是甲烷）监测： 阐述了瓦斯在矿山环境中的生成机理、积聚规律、危害性（爆炸、窒息）及其监测的必要性。介绍了常见的瓦斯浓度阈值、监测方法（如接触燃烧式、半导体式、电化学式传感器等）的原理、优缺点及适用范围。 煤尘监测： 分析了煤尘的危害（爆炸、对人体的健康影响）以及产生原因。探讨了煤尘浓度监测的意义，并介绍了常用的监测技术，如激光散射法、光电检测法等。 温度与湿度监测： 解释了温度和湿度变化对矿井通风、瓦斯积聚、设备运行等方面的影响，以及高湿环境可能引发的设备腐蚀和绝缘问题。介绍了相关的监测传感器和技术。 有毒有害气体监测： 除了瓦斯，还涵盖了如一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）等常见有毒有害气体的危害性、来源和监测要求。 氧气（O2）监测： 强调了维持井下安全氧气浓度的重要性，以及缺氧环境的危险。 第三章 矿山地质环境监测技术 地质环境的稳定性是矿山安全生产的基石。本章深入探讨了与地质相关的监测技术： 顶板监测： 详细介绍了顶板垮塌的危险性，以及监测顶板位移、应力、变形等参数的重要性。介绍了位移传感器（如拉线位移计、激光位移计）、应力传感器、倾角传感器等在顶板监测中的应用原理和部署方式。 巷道变形监测： 阐述了巷道支护失效可能导致的严重后果，以及对巷道变形（如收敛、沉降、鼓涌）进行实时监测的必要性。介绍了全站仪、GPS、倾斜仪、应变片等监测设备的工作原理和数据分析方法。 岩体稳定性监测： 针对可能发生滑坡、崩塌等区域，介绍了基于地质雷达、GPS、InSAR等技术对岩体整体稳定性的评估和监测方法。 冲击地压监测： 深入分析了冲击地压的形成机制、危害特点，并重点介绍了监测矿震、地应力、岩石力学参数等关键指标的监测技术和预警方法。 第四章 矿山水害监测与预警 水害是矿山生产中最具毁灭性的灾害之一。本章系统介绍了水害的监测与预警： 地下水位监测： 阐述了地下水位的变化规律及其对矿井安全的影响。介绍了测井仪、压力传感器等设备在地下水位监测中的应用。 导水裂隙监测： 分析了导水裂隙的形成与发展对突水可能性的影响，介绍了采用电阻率法、地震波法等对导水裂隙进行探测的方法。 水流监测： 介绍了对地下水流速、流量进行监测的技术，以评估可能涌入矿井的水量。 突水预警模型： 结合上述监测数据，探讨了如何构建有效的突水预警模型，实现对潜在水害的早期识别和预警。 第五章 矿山通风与瓦斯治理监控 通风是矿山安全的生命线，而瓦斯治理是通风工作的重中之重。本章详细阐述了相关监控技术： 通风系统参数监测： 介绍了风速、风压、风量等通风参数的监测，以确保通风系统正常运行，维持井下良好的空气环境。 瓦斯涌出量监测： 强调了监测瓦斯涌出量的准确性对于制定瓦斯治理策略的重要性。 瓦斯浓度分布监测： 介绍了如何通过部署传感器网络，实时获取井下各区域的瓦斯浓度分布情况，为瓦斯抽采和通风调整提供依据。 通风与瓦斯治理协同控制： 探讨了如何将通风参数与瓦斯浓度等数据相结合，实现通风系统与瓦斯治理措施的协同优化，达到最佳安全效果。 第六章 矿山设备运行状态监测与故障诊断 大型、复杂、关键的矿山设备是安全生产的保障，其运行状态的监测与故障诊断至关重要。 设备状态参数监测： 涵盖了对电机运行（电流、电压、温度、振动）、液压系统（压力、流量、温度）、传动装置（振动、温度、转速）等关键参数的实时监测。 振动监测技术： 详细介绍了振动作为设备异常的重要早期征兆，以及压电式、电容式等振动传感器的原理和应用。 温度监测技术： 阐述了设备过热可能导致的严重后果，介绍了红外测温、接触式测温等技术。 油液分析技术： 探讨了通过分析设备润滑油的成分和特性，预测设备磨损和潜在故障的方法。 故障诊断与预测性维护： 介绍了基于数据分析、模式识别、机器学习等技术，实现设备故障的早期诊断和预测性维护，减少非计划停机和安全事故。 第七章 矿山通信与信息传输技术 高效、可靠的通信是实现矿山安全监控信息畅通的基础。 井下通信网络构建： 介绍了适用于井下复杂环境的通信技术，如矿用光纤通信、无线通信（如Wi-Fi、LoRa、RFID等），以及低频通信、超宽带通信等。 数据传输协议与安全性： 探讨了确保数据传输的实时性、可靠性和安全性，防止数据丢失、泄露或被篡改。 组网技术： 介绍了如何构建覆盖整个矿山区域的通信网络，包括有线和无线网络的融合。 数据传输延迟与带宽需求： 分析了不同类型监测数据的传输需求，以及如何优化通信系统以满足实时监测的要求。 第八章 矿山安全监控系统集成与平台建设 本章将前述各项监测技术有机整合，构建完整的安全监控系统。 系统架构设计： 介绍了分层、模块化的系统设计思想，包括感知层（传感器）、网络层（通信）、平台层（数据处理与分析）、应用层（预警与决策）。 数据采集与存储： 阐述了多源异构数据的采集、清洗、整合以及海量数据的有效存储方案。 数据处理与分析技术： 介绍了信号处理、统计分析、机器学习、人工智能等技术在海量监测数据中的应用，以提取有价值的信息。 实时监控与预警机制： 探讨了如何设计高效的实时监控界面，以及基于阈值、规则、模型等多种方式构建多层次的预警系统。 可视化展示与人机交互： 强调了数据可视化技术在直观呈现矿山安全态势、辅助决策方面的重要作用，以及用户友好的交互界面设计。 系统集成与互联互通： 讨论了如何将不同的子系统（如瓦斯监测、顶板监测、通信系统等）进行有效集成，实现信息共享和协同联动。 第九章 矿山安全监控系统的实际应用与案例分析 本章通过实际案例，展示本书所介绍的理论与技术在矿山安全监控中的应用效果。 典型应用场景： 涵盖了煤矿、金属矿、非金属矿等不同类型矿山的具体应用实例，如针对煤矿的瓦斯爆炸、煤尘爆炸、顶板事故的监控，针对金属矿的边坡失稳、水害、采空区监测等。 系统部署与实施： 介绍了成功部署和实施矿山安全监控系统的关键步骤和经验。 数据分析与决策支持： 通过案例分析，展示如何利用监测数据进行风险评估、事故预警、应急响应和安全管理决策。 效益评估： 对实施矿山安全监控系统所带来的安全效益、经济效益和社会效益进行评估。 第十章 矿山安全监控的智能化与发展趋势 本章展望矿山安全监控技术的未来发展方向，聚焦智能化和集成化。 人工智能在矿山安全监控中的应用： 重点探讨了深度学习、计算机视觉、自然语言处理等AI技术在异常行为识别、图像识别（如烟雾、火灾）、风险预测、智能诊断等方面的潜力。 物联网（IoT）与大数据技术： 分析了如何构建更广泛、更精细的传感器网络，并利用大数据技术挖掘潜在的安全风险。 数字孪生技术： 探讨了构建矿山数字孪生模型，实现对矿山运行状态的实时模拟、预测与优化。 5G通信技术在矿山的应用： 展望了5G技术为矿山带来的超低延迟、大带宽通信能力，支撑更复杂的实时监测和远程控制。 无人化、自动化监测： 介绍了无人机、机器人等在复杂危险区域的巡检、监测和应急作业中的应用。 第十一章 结论与建议 本章对全书内容进行总结，并提出对未来矿山安全监控发展的若干建议。 总结： 回顾了矿山安全监控技术的重要性和本书提出的关键技术与解决方案。 建议： 针对矿山企业、政府监管部门、科研院所等相关方，从技术研发、标准制定、人才培养、政策支持等方面提出建设性意见，以期共同推动矿山安全生产水平的持续提升，为保障国家能源安全和矿工生命安全做出贡献。 本书内容丰富，理论与实践相结合，语言严谨，逻辑清晰，力求为读者提供一个全面、深入的矿山安全监控技术图谱，并为相关领域的从业者和研究者提供有价值的参考。

评分☆☆☆☆☆

初读此书，最直观的感受是其逻辑结构的严谨性与层次感。作者似乎遵循着从宏观到微观的清晰脉络，首先勾勒出当前矿山安全监控面临的主要挑战与现有技术的不足，然后层层递进，逐步引入无线传感器网络（WSN）作为解决方案的潜力。章节之间的衔接非常自然流畅，前面对理论基础的铺垫，为后续针对特定安全指标（如瓦斯浓度、温度、粉尘等）的监测系统设计奠定了坚实的基础。书中在案例分析部分处理得尤为出色，那些详尽的仿真结果和实验数据，使得抽象的技术方案变得可触摸、可验证。它没有那种空泛的口号式论述，而是用数据说话，这对于需要向管理层或投资方汇报技术可行性的专业人士来说，极具说服力。

评分☆☆☆☆☆

从阅读体验的角度来看，这本书的排版清晰，图表制作精良，有效地辅助了复杂网络结构和算法流程的理解。虽然主题专业性强，但作者在引入新概念时总是会先给出清晰的定义和动机，保证了阅读的连贯性。更难能可贵的是，它不仅聚焦于“怎么做”（How-to），还深入探讨了“为什么这么做”（Why），即背后的工程哲学和安全伦理。它引导读者思考，如何构建一个既能满足高安全标准，又能适应矿井特殊环境的、可持续发展的监测体系。这本书无疑是无线传感器网络在特定工业领域应用研究中的一个重要里程碑式的作品，为后续的研究工作提供了极高的基准线。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，这本书的文字风格偏向学术化，行文稳健，用词精准，丝毫没有为了迎合大众读者而刻意简化的倾向。这使得它在深度上具有很高的壁垒。我特别欣赏作者在讨论系统鲁棒性时的那几章内容，在矿井这种极端、动态变化的环境下，系统的可靠性是生命线。书中详细探讨了异构数据融合技术以及基于AI的异常事件早期预警模型，这些前沿技术的融入，让整本书的视野超越了传统的简单数据采集与传输，直指主动预防与智能决策。阅读过程中，我感觉自己仿佛在跟着一位经验丰富的技术总监进行一对一的深度研讨，每一个技术点的选择都经过了审慎的权衡与论证。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，很大程度上体现在其对“应用落地”的深度关注上。很多技术书籍在介绍完原理后就戛然而止，留下读者在实际操作中无所适从。而本书则花费大量篇幅讨论了能源采集与管理的挑战——毕竟，在人迹罕至的矿井深处，更换电池是个大问题。作者提出的能量收集（Energy Harvesting）方案与休眠/唤醒机制的结合，考虑到了长期运行的经济性和可行性。这种对成本效益和维护难度的现实考量，体现了作者深厚的工程实践背景。它不是一本纯粹的理论教材，更像是一份为矿业安全升级提供的全套技术路线图，详细到不同深度、不同地质条件的适应性调整建议。

评分☆☆☆☆☆

这本关于无线传感器网络在矿山安全监控中应用的著作，读起来颇有些“硬核”的味道。作者显然在技术细节上下了很大功夫，书中对网络架构的设计、不同类型传感器节点的部署策略以及数据采集与传输协议的剖析，都展现出扎实的专业功底。尤其让我印象深刻的是，书中对于复杂矿井环境下信号衰减、多径效应等无线通信特有难题的分析，以及为克服这些挑战所提出的优化算法。它不仅仅停留在理论层面，而是紧密结合了矿业的实际需求，探讨了如何通过优化网络拓扑和功耗管理，来实现长期、稳定、低维护成本的实时监控。对于正在从事矿山智能化、安全信息化研究的工程师或研究生来说，这本书无疑是一本极具参考价值的工具书，它提供的不仅仅是概念，更是可以落地实施的工程化思路。不过，对于初涉该领域的读者来说，可能需要一定的背景知识储备才能完全跟上作者深入的技术探讨，但这种深度恰恰体现了其专业性。