本申請涉及無線通信，具體涉及基于人工智能的礦用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、礦用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種先進的監(jiān)測和控制系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代礦業(yè)中以提升安全性和生產(chǎn)效率。這種網(wǎng)絡(luò)由大量部署在礦區(qū)的微型傳感器節(jié)點組成，能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境參數(shù)如溫度、氣體濃度、設(shè)備狀態(tài)等關(guān)鍵指標，并將數(shù)據(jù)無線傳輸至中央處理系統(tǒng)進行分析。這些數(shù)據(jù)對于預防事故發(fā)生、優(yōu)化資源管理和預測維護需求至關(guān)重要。

2、在傳統(tǒng)的礦用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)傳輸和處理主要依賴預設(shè)的規(guī)則和簡單的算法。然而，這些方法往往缺乏足夠的靈活性和準確性來處理復雜多變的地下環(huán)境和動態(tài)的工作條件。首先，由于礦山結(jié)構(gòu)和材料的特殊性，特別是金屬物質(zhì)的存在，無線信號的傳播會受到影響，導致通信不穩(wěn)定和效率低下。其次，傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計無法適應(yīng)快速變化的工作條件和環(huán)境。當?shù)V山布局發(fā)生變化時，如新增或移除設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)的重新配置和優(yōu)化變得復雜且耗時，難以實現(xiàn)全面的覆蓋和高效的資源分配。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┝嘶谌斯ぶ悄艿牡V用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法及系統(tǒng)，解決了礦用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于缺乏靈活性且易受到干擾導致的通信不穩(wěn)定和效率低下的技術(shù)問題，達到了提高通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和穩(wěn)定性，從而提升通信效率的技術(shù)效果。

2、鑒于上述問題，一方面，本申請?zhí)峁┝嘶谌斯ぶ悄艿牡V用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，所述方法包括：獲取礦山環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述礦山環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)包括監(jiān)測氣體濃度、溫度、濕度、振動數(shù)據(jù)；基于所述礦山環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，將led照明設(shè)備改造為li-fi接入點進行節(jié)點布置，確定第一候選部署節(jié)點及第一候選覆蓋范圍；連接rf通訊設(shè)備，結(jié)合礦山空間結(jié)構(gòu)進行金屬電磁干擾分析，確定第二候選部署節(jié)點及第二候選覆蓋范圍；基于所述rf通訊設(shè)備，識別干擾區(qū)域，并進行初始化配置，搭建初始通訊網(wǎng)絡(luò)，所述干擾區(qū)域?qū)?yīng)金屬密集區(qū)；基于所述初始通訊網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合第一候選部署節(jié)點及第一候選覆蓋范圍、第二候選部署節(jié)點及第二候選覆蓋范圍，建立通訊互補循環(huán)；基于所述通訊互補循環(huán)，以各類礦用無線傳感器的通信穩(wěn)定度最大化進行優(yōu)化，建立通信穩(wěn)定度預警模型，將所述各類礦用無線傳感器的時序監(jiān)測數(shù)據(jù)輸入所述通信穩(wěn)定度預警模型中進行監(jiān)測預警。

3、另一方面，本申請還提供了基于人工智能的礦用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)獲取模塊，所述數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取礦山環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述礦山環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)包括監(jiān)測氣體濃度、溫度、濕度、振動數(shù)據(jù)；第一候選節(jié)點確定模塊，所述第一候選節(jié)點確定模塊用于基于所述礦山環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，將led照明設(shè)備改造為li-fi接入點進行節(jié)點布置，確定第一候選部署節(jié)點及第一候選覆蓋范圍；第二候選節(jié)點確定模塊，所述第二候選節(jié)點確定模塊用于連接rf通訊設(shè)備，結(jié)合礦山空間結(jié)構(gòu)進行金屬電磁干擾分析，確定第二候選部署節(jié)點及第二候選覆蓋范圍；初始化配置模塊，所述初始化配置模塊用于基于所述rf通訊設(shè)備，識別干擾區(qū)域，并進行初始化配置，搭建初始通訊網(wǎng)絡(luò)，所述干擾區(qū)域?qū)?yīng)金屬密集區(qū)；通訊互補循環(huán)模塊，所述通訊互補循環(huán)模塊用于基于所述初始通訊網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合第一候選部署節(jié)點及第一候選覆蓋范圍、第二候選部署節(jié)點及第二候選覆蓋范圍，建立通訊互補循環(huán)；監(jiān)測預警模塊，所述監(jiān)測預警模塊用于基于所述通訊互補循環(huán)，以各類礦用無線傳感器的通信穩(wěn)定度最大化進行優(yōu)化，建立通信穩(wěn)定度預警模型，將所述各類礦用無線傳感器的時序監(jiān)測數(shù)據(jù)輸入所述通信穩(wěn)定度預警模型中進行監(jiān)測預警。

4、本申請中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

5、通過獲取礦山環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，收集礦井內(nèi)的關(guān)鍵環(huán)境數(shù)據(jù)，提供環(huán)境狀況的實時反饋，為后續(xù)分析和決策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?；谒龅V山環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，將led照明設(shè)備改造為li-fi接入點進行節(jié)點布置，確定第一候選部署節(jié)點及第一候選覆蓋范圍。這一步利用了現(xiàn)有的照明設(shè)施，減少額外布線的需求，并提高通信網(wǎng)絡(luò)的靈活性。連接rf通訊設(shè)備，結(jié)合礦山空間結(jié)構(gòu)進行金屬電磁干擾分析，確定第二候選部署節(jié)點及第二候選覆蓋范圍。這一步通過rf通訊設(shè)備的補充，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性和可靠性，識別并規(guī)避電磁干擾區(qū)域，提升通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性?；谒鰎f通訊設(shè)備，識別干擾區(qū)域，并進行初始化配置，搭建初始通訊網(wǎng)絡(luò)，所述干擾區(qū)域?qū)?yīng)金屬密集區(qū)。這一步建立了一個初步的通信網(wǎng)絡(luò)框架，識別并標記干擾區(qū)域，保障基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。基于所述初始通訊網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合第一候選部署節(jié)點及第一候選覆蓋范圍、第二候選部署節(jié)點及第二候選覆蓋范圍，建立通訊互補循環(huán)。這一步提高了通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和可靠性，實現(xiàn)了不同通信技術(shù)之間的互補，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能?；谒鐾ㄓ嵒パa循環(huán)，以各類礦用無線傳感器的通信穩(wěn)定度最大化進行優(yōu)化，建立通信穩(wěn)定度預警模型，將所述各類礦用無線傳感器的時序監(jiān)測數(shù)據(jù)輸入所述通信穩(wěn)定度預警模型中進行監(jiān)測預警。這一步實現(xiàn)了對通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的實時監(jiān)測和預警，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在問題，提升了傳感器網(wǎng)絡(luò)的整體穩(wěn)定性和性能。

6、綜上所述，本申請通過結(jié)合li-fi和rf通信技術(shù)，利用人工智能優(yōu)化節(jié)點布置和通信網(wǎng)絡(luò)，提高了礦山無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍、穩(wěn)定性和安全性，顯著提升了通信網(wǎng)絡(luò)的整體效率和可靠性。

7、上述說明僅是本申請技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本申請的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本申請的具體實施方式。

技術(shù)特征：

1.基于人工智能的礦用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的基于人工智能的礦用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，其特征在于，確定第一候選部署節(jié)點及第一候選覆蓋范圍，所述方法還包括：

3.如權(quán)利要求2所述的基于人工智能的礦用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，其特征在于，基于所述初始通訊網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合第一候選部署節(jié)點及第一候選覆蓋范圍，所述方法還包括：

4.如權(quán)利要求3所述的基于人工智能的礦用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，其特征在于，基于所述初始通訊網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合第一候選部署節(jié)點及第一候選覆蓋范圍、第二候選部署節(jié)點及第二候選覆蓋范圍，建立通訊互補循環(huán)，所述方法還包括：

5.如權(quán)利要求4所述的基于人工智能的礦用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括：

6.如權(quán)利要求5所述的基于人工智能的礦用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括：

7.如權(quán)利要求6所述的基于人工智能的礦用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括：

8.基于人工智能的礦用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┝嘶谌斯ぶ悄艿牡V用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法及系統(tǒng)，涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，通過獲取礦山環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)；將LED照明設(shè)備改造為Li?Fi接入點進行節(jié)點布置，確定第一候選部署節(jié)點及第一候選覆蓋范圍；連接RF通訊設(shè)備，進行金屬電磁干擾分析，確定第二候選部署節(jié)點及第二候選覆蓋范圍；識別干擾區(qū)域并搭建初始通訊網(wǎng)絡(luò)；基于初始通訊網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合第一、第二候選部署節(jié)點及第一、第二候選覆蓋范圍，建立通訊互補循環(huán)；基于通訊互補循環(huán)，進行通信穩(wěn)定度最大化優(yōu)化，建立通信穩(wěn)定度預警模型進行監(jiān)測預警。本申請解決了傳統(tǒng)礦用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信不穩(wěn)定和效率低下的技術(shù)問題，提高了通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性以及通信效率。

技術(shù)研發(fā)人員：于峰濤,馬海龍,李臻,朱益軍,賈洪鋼,王翔
受保護的技術(shù)使用者：天地（常州）自動化股份有限公司北京分公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14