Повышение эффективности шахтных информационно-управляющих систем на основе вейвлет-методов обработки данных

• Автор: Вильгельм, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 164 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ШАХТНЫЕ ИНФОРМАЦИОННОУПРАВЛЯЮЩИЕСИСТЕМЫ

1.1. Понятие ШИУС

1.1.1. Функции ШИУС и особенности их реализации

1.1.2. Особенности построения ШИУС.

1.1.3. Классификация ШИУС

1.1.4. Тенденции развития ШИУС.

1.2. Объекты контроля и управления ШИУС

1.2.1. Техническое состояние элементов ШИУС

1.2.2. Технологическое состояние П О.

1.2.3. Техническое состояние ГТО.

1.3. Программнотехнические средства построения ШИУС.
1.3.1. Обзор отечественных и зарубежных ШИУС.
1.3.2. Первичные преобразователи ШИУС
1.3.3. Контроллеры.
1.3.4. Протоколы передачи данных.
1.3.5. Программноалгоритмическое обеспечение ШИУС.
1.4. Особенности сигналов ШИУС и задачи их обработки.
1.5. Выводы
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ АНАЛИЗА СИГНАЛОВ ШИУС
2.1. Вводные замечания.
2.2. Методы анализа сигналов.
2.2.1. Анализ сигналов рядом Тейлора.
2.2.2. Анализ сигналов методом полиномиальной аппроксимации
2.2.3. Анализ сигналов сплайнами.
2.3. Преобразование Фурье как метод анализа сигналов.
2.3.1. Непрерывное преобразования Фурье
2.3.2. Оконное преобразование Фурье
2.4. Вейвлетпреобразование, как метод приближения сигналов.
2.4.1. Аналогия с рядами Фурье
X. 2.4.2. редставлепие в ряды вейвлетпреобразованием
2.4.3. Интегральное вейвлет преобразование
Ф 2.4.4. Частотновременная локализация.
2.4.5. Частотновременное окно
2.4.6. Признаки вейвлета и свойства вейвлетнреобразования
2.5. Выводы.
ГЛАВА 3. ВЕЙВЛЕТМЕТОДЫ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ШИУС.
3.1. Фильтрация и очистка сигналов от шума
3.1.1. Методы сглаживания во временной области
3.1.2. Практические результаты применения методов сглаживания во
временной области
3.1.3. Сглаживание в частотной области
V 3.1.4. Практические результаты применения методов сглаживания в частотной
области
3.1.5. Фильтрация и сглаживание на основе вейвлетпреобразования
3.1.6. Практические результаты фильтрации и сглаживания вейвлетметодом
3.2. Сжатие сигналов методами всйвлетпрсобразовання
3.2.1. Механизм вейвлетсжатия типового сигнала ШИУС
3.3. Частотновременная локализация основа анализа сигналов
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. СТРУКТУРА СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ШИУС .
4.1. Принципы построения структуры.
4.2. Структура системы.
4.2.1. Блок идентификации технического состояния ШИУС
4.2.2. Блок идентификации технологического состояния ШИУС
4.2.3. Блок идентификации и прогнозирования технического состояния ГТО
4.2.4. Блок сжатия информации
I
ф 4.3. Выводы.
ГЛАВА 5. МЕТОДЫ ФИЛЬТРАЦИИ СИГНАЛОВ И РЕАЛИЗОВАННЫЕ КАНАЛЫ И ПРОТОКОЛЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В ШИУС
5.1. Задачи фильтрации сигналов в подземных вычислительных устройствах.
5.2. Методы фильтрации сигналов в подземных вычислительных
устройствах
5.2.1. Метод фильтрации по условию постоянной абсолютной погрешности
5.2.2. Метод фильтрации по условию относительной погрешности.
5.2.3. Метод фильтрации по условию изменяемой абсолютной погрешности
5.3. Исследование методов фильтрации сигналов в подземных
вычислительных устройствах.
5.3.1. Критерии сравнения эффективности методов фильтрации.
5.3.2. Сравнение эффективности методов фильтрации
5.4. Исследование влияния параметров методов фильтрации с изменяемым
значением абсолютной погрешности на качество фильтрации
5.5. Передача, обработка и хранение информации в ШИУС Микои 1Р.
5.5.1. Подземный уровень передачи и обработки информации.
5.5.2. Наземный уровень передачи, обработки и хранения информации
5.5.3. Используемые каналы и протоколы передачи данных.
5.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Л
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Разработанный метод на основе разномасштабного вейвлетанализа, позволяет выявлять мгновенные значения, средне и долгосрочные тенденции изменения параметров шахтной атмосферы и их связь с данными о работе основного и вспомогательного технологического оборудования. Обоснованность н достоверность научных положений и выводов подтверждаются сходимостью в пределах аналитических и экспериментальных имитационных моделей, построенных на данных, полученных шахтными информационноуправляющими системами на различных схемах горных работ на реальных горнотехнологических объектах, принадлежащих различным угольным бассейнам. Научная и практическая значимость работы. Разработана структура многоуровневой системы обработки информации, собираемой, передаваемой и хранимой в шахтных информационноуправляющих системах, которая отличается от существующих наличием нескольких иерархических уровней обработки с постепенным повышением сложности решаемых при этом задач. Создано алгоритмическое и программное обеспечение на основе разработанных методов и моделей передачи, обработки и хранения сигналов, собираемых и накапливаемых в шахтных информационноуправляющих системах. Разработанные методы, алгоритмические и программные средства внедрены в структуру шахтной информационноуправляющей системы Микон 1Р нового поколения, предназначенной для эффективного управления процессами безопасного ведения горных работ. Реализация результатов работы. Материалы диссертационной работы используются при реализации новых программнотехнических решений шахтной информационноуправляющей системы Микон 1Р, серийно выпускаемой ООО Информационные горные технологии ИНГОРТЕХ, г. Екатеринбург. Апробация работы. По материалам диссертации были сделаны доклады на м Всемирном горном конгрессе 1САМС Дели, Индия, 1
ноября, г. Международной научнотехнической конференции Научные основы и практика разведки и переработки руд и техногенного сырья УГГГА, Екатеринбург, июня г. Молодежной научнопрактической конференции в рамках Уральской горнопромышленной декады УГГГА, Екатеринбург, апреля г. ГЛАВА 1. В данной работе под шахтной информационноуправляющей системой ШИУС понимается комплекс программнотехнических средств, включающий в себя подземные и наземные программнотехнические средства сбора, обработки, передачи и хранения информации, а также алгоритмы обработки полученной информации. ШИУС являются основным средством контроля и управления процессами подземных горных работ. С их помощью обеспечивается управление производством местное, централизованное, автоматизированное и автоматическое управление основным и вспомогательным оборудованием, различными технологическими процессами при ограничениях, накладываемых требованиями безопасности ведения горных работ , ,. В настоящее время ШИУС обеспечивают решение следующих типовых задач контроль газового состава рудничного воздуха и скорости его движения контроль и управление вентиляционным оборудованием вентиляторы, шлюзы контроль и управление технологическим оборудованием комбайны, конвейеры контроль и управление энергоснабжением электро и пневмоснабжение. Таким образом, ШИУС объединяют в себе функции систем автоматического газового контроля АГК, автоматической газовой защиты АГЗ, автоматического проветривания тупиковых выработок АПТВ, телеуправления и телесигнализации, реализуемые широко распространенными системами Метан, Ветер, АПТВ, АУК, 2М, ВАВ, 1М, УИШ и др. Особое место среди ШИУС занимают интегрированные системы контроля и управления, которые кроме перечисленных функций обеспечивают управление производством проходческими и добычными работами, транспортированием груза на поверхность до обогащения и отгрузкой и т. ШИУС одновременно автоматизируют подавляющее большинство вспомогательных процессов, контролируют работу транспортных средств, проходческих и добычных комплексов, обеспечивают раннее распознавание пожаров, контроль и оптимизацию потребления электроэнергии, контроль за работой транспортных систем, оптимизацию добычи, учет персонала и организации труда. ШИУС.