CN118381809A - 基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤矿设备技术领域，提供了一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法及系统，包括：提取出设备数据中的关键设备数据；计算出中心服务器和矿井封孔设备之间的传输距离，确定矿井封孔设备中的接收端设备和发送端设备；对发送端设备数据进行调制处理，得到第一数据信号，对第一数据信号进行信号增益处理，得到第一增益信号，对接收端设备数据进行调制处理，得到第二数据信号，对第二数据信号和第一增益信号进行信号合并处理，得到合并信号，对第二增益信号进行信息挖掘处理，得到挖掘信息，制定矿井封孔设备对应的设备控制方案，执行矿井封孔设备的控制处理，得到控制结果。本发明在于提高煤矿封孔下的设备控制准确性。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿设备技术领域，尤其涉及一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法及系统。
背景技术
煤矿封孔是指在煤矿中进行封堵工作，以隔离或封闭特定区域或通道，煤矿封孔工作通常使用各种材料和技术进行，例如混凝土封堵、钢板封堵、注浆封堵等，具体的封孔方法和措施根据煤矿工作面的具体情况和安全要求而定，在煤矿封孔过程中，设备控制是指对相关设备的操作和监控，在进行煤矿封孔工作时，可能需要使用各种设备来完成封堵任务，例如移动设备、机械设备、喷浆设备等。
但是现有的煤矿封孔下的设备控制方法是采用自动化控制方法，及通过电气、仪控技术实现对设备的自动控制和监控，利用传感器、PLC（可编程逻辑控制器）等设备进行数据采集，并将采集的数据发送到数据存储库中进行分析处理，但是由于设备的工作环境具有一定的密封性，并且工作深度较长，以至于该方法中的数据在发送过程中容易出现数据丢失和受到干扰的问题，进而降低了数据的准确性，导致设备控制的准确性降低。
发明内容
本发明提供一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法及系统，其主要目的在于提高煤矿封孔下的设备控制准确性。
为实现上述目的，本发明提供的一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法，包括：
获取煤矿封孔下的矿井封孔设备和中心服务器，收集所述矿井封孔设备对应的设备数据，计算所述设备数据对应的数据增益值，根据所述数据增益值，提取出所述设备数据中的关键设备数据；
采集所述矿井封孔设备对应的设备环境，根据所述设备环境，构建煤矿封孔下的矿井通信环境模型，根据所述矿井通信环境模型，确定煤矿封孔下的通信障碍物，所述通信障碍物包括第一障碍物和第二障碍物，结合所述第一障碍物，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离，根据所述传输距离，确定所述矿井封孔设备中的接收端设备和发送端设备，根据所述接收端设备和所述发送端设备，对所述关键设备数据进行分类处理，得到接收端设备数据和发送端设备数据；
结合所述第二障碍物，计算出所述接收端设备和所述发送端设备之间的设备传输距离，对所述发送端设备数据进行调制处理，得到第一数据信号，根据所述设备传输距离，对所述第一数据信号进行信号增益处理，得到第一增益信号，并将所述第一增益信号发送到所述接收端设备中；
对所述接收端设备数据进行调制处理，得到第二数据信号，对所述第二数据信号和所述第一增益信号进行信号合并处理，得到合并信号，根据所述传输距离，对所述合并信号进行信号增益处理，得到第二增益信号，并将所述第二增益信号发送到所述中心服务器中；
利用所述中心服务器对所述第二增益信号进行信息挖掘处理，得到挖掘信息，根据所述挖掘信息，制定所述矿井封孔设备对应的设备控制方案，根据所述设备控制方案，执行所述矿井封孔设备的控制处理，得到控制结果。
可选地，所述计算所述设备数据对应的数据增益值，包括：
对所述设备数据进行数据清洗处理，得到目标设备数据；
对所述目标设备数据进行数据分类处理，得到分类设备数据；
提取所述分类设备数据对应的数据特征，计算所述数据特征对应的特征熵值；
根据所述特征熵值，计算所述数据特征在所述分类数据中对应的特征条件熵；
结合所述特征熵值和所述特征条件熵，计算出所述数据特征对应的特征增益值；
根据所述特征增益值，得到所述设备数据对应的数据增益值。
可选地，所述根据所述特征熵值，计算所述数据特征在所述分类数据中对应的特征条件熵，包括：
通过下述公式计算所述数据特征在所述分类数据中对应的特征条件熵：
；
其中，A表示数据特征在分类数据中对应的特征条件熵，表示在数据特征中取值为a的所有特征，Q表示分类数据，表示数据特征中的第B个特征，表示数据特征B中取值为a的特征熵值。
可选地，所述结合所述第一障碍物，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离，包括：
采集所述第一障碍物对应的障碍物信息；
根据所述障碍物信息，利用预设的障碍物损耗模型计算出所述第一障碍物对应的路径损耗系数；
分别查询所述矿井封孔设备和所述中心服务器对应的参数，得到设备参数和服务器参数；
根据所述设备参数，确定所述矿井封孔设备对应的设备发射功率和设备发送增益；
根据所述服务器参数，确定所述中心服务器的接受增益；
结合所述路径损耗系数、所述设备发射功率、所述设备发送增益及所述接受增益，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离。
可选地，所述结合所述路径损耗系数、所述设备发射功率、所述设备发送增益及所述接受增益，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离，包括：
可以通过计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离：
；
其中，D表示中心服务器和矿井封孔设备之间的传输距离，表示矿井封孔设备中第b个设备的设备发射功率，b表示矿井封孔设备的设备序列号，表示矿井封孔设备中第b个设备的设备发送增益，G表示接受增益，表示矿井封孔设备中第b个设备的发射信号波长，H表示路径损耗系数
可选地，所述对所述发送端设备数据进行调制处理，得到数据信号，包括：
确定所述发送端设备数据对应的数据载波区间；
根据所述数据载波区间，对所述发送端设备数据进行归一化处理，得到归一化数据；
计算所述发送端设备数据对应的数据缩放系数；
根据所述数据缩放系数，对所述归一化数据进行缩放处理，得到目标数据；
根据所述目标数据，计算出所述发送端设备数据对应的数据幅度；
根据所述数据幅度，对所述发送端设备数据进行调制处理，得到第一数据信号。
可选地，所述根据所述数据幅度，对所述发送端设备数据进行调制处理，得到第一数据信号，包括：
通过下述公式对所述发送端设备数据进行调制处理：
；
其中，L表示第一数据信号，I表示数据幅度，表示发送端设备数据中第e个数据，e表示发送端设备数据对应的数据序列号，表示脉冲生成函数。
可选地，所述对所述第一数据信号进行信号增益处理，得到第一增益信号，包括：
提取所述第一数据信号对应的时频特征信号；
计算所述时频特征信号对应的信号强度值；
根据所述信号强度值，计算出所述时频特征信号的强度方差值
结合所述强度方差值和所述信号强度值，对所述第一数据信号进行信号增益处理，得到第一增益信号。
可选地，所述根据所述挖掘信息，制定所述矿井封孔设备对应的设备控制方案，包括：
提取出所述挖掘信息中的信息变量，并分析所述挖掘信息对应的信息属性；
结合所述信息变量和所述信息属性，对所述挖掘信息进行可视化处理，得到可视化信息；
查询所述矿井封孔设备对应的封孔作业；
根据所述封孔作业和所述可视化信息，分析出所述矿井封孔设备对应的调控要求；
根据所述调控要求，制定所述矿井封孔设备对应的设备控制方案。
一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制系统，其特征在于，所述系统包括：
数据处理模块，用于获取煤矿封孔下的矿井封孔设备和中心服务器，收集所述矿井封孔设备对应的设备数据，计算所述设备数据对应的数据增益值，根据所述数据增益值，提取出所述设备数据中的关键设备数据；
设备分类模块，用于采集所述矿井封孔设备对应的设备环境，根据所述设备环境，构建煤矿封孔下的矿井通信环境模型，根据所述矿井通信环境模型，确定煤矿封孔下的通信障碍物，所述通信障碍物包括第一障碍物和第二障碍物，结合所述第一障碍物，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离，根据所述传输距离，确定所述矿井封孔设备中的接收端设备和发送端设备，根据所述接收端设备和所述发送端设备，对所述关键设备数据进行分类处理，得到接收端设备数据和发送端设备数据；
第一信号增益模块，用于结合所述第二障碍物，计算出所述接收端设备和所述发送端设备之间的设备传输距离，对所述发送端设备数据进行调制处理，得到第一数据信号，根据所述设备传输距离，对所述第一数据信号进行信号增益处理，得到第一增益信号，并将所述第一增益信号发送到所述接收端设备中；
第二信号增益模块，用于对所述接收端设备数据进行调制处理，得到第二数据信号，对所述第二数据信号和所述第一增益信号进行信号合并处理，得到合并信号，根据所述传输距离，对所述合并信号进行信号增益处理，得到第二增益信号，并将所述第二增益信号发送到所述中心服务器中；
控制方案制定模块，用于利用所述中心服务器对所述第二增益信号进行信息挖掘处理，得到挖掘信息，根据所述挖掘信息，制定所述矿井封孔设备对应的设备控制方案，根据所述设备控制方案，执行所述矿井封孔设备的控制处理，得到控制结果。
本发明通过计算所述设备数据对应的数据增益值，可以评测所述设备数据的质量和价值，为后续提取出所述设备数据中的关键设备数据提供了依据，本发明通过结合所述物理障碍物，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离，可以了解所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的远近程度，以便于根据所述传输距离的远近，进而从所述矿井封孔设备中确定数据的接收端设备和发送端设备，本发明通过计算出所述接收端设备和所述发送端设备之间的设备传输距离，可以了解所述接收端设备和所述发送端设备之间进行数据传输时的远近距离，以便于后续对第一数据信号进行信号增益处理，对所述发送端设备数据进行调制处理，可以得到所述发送端设备数据传输时对应的电信号，本发明通过对所述第二数据信号和所述第一增益信号进行信号合并处理，便于后续将信号一起发送到所述中心服务器中进行处理，对所述合并信号进行信号增益处理，以便于提高后续信号发送的可靠性，本发明通过利用所述中心服务器对所述第二增益信号进行信息挖掘处理，可以分析出数据中的隐藏信息，以便于后续设备控制方案的制定处理，进而提高所述矿井封孔设备的控制准确性。因此，本发明实施例提供的一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法及系统，能够提高煤矿封孔下的设备控制准确性。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制系统的功能模块图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请实施例提供一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法。本申请实施例中，所述一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本申请实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行，所述软件可以是区块链平台。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。所述服务器可以是独立的服务器，也可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、内容分发网络(Content Delivery Network，CDN)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。
参照图1所示，为本发明一实施例提供的一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法的流程示意图。在本实施例中，所述一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法包括步骤S1—S5。
S1、获取煤矿封孔下的矿井封孔设备和中心服务器，收集所述矿井封孔设备对应的设备数据，计算所述设备数据对应的数据增益值，根据所述数据增益值，提取出所述设备数据中的关键设备数据。
本发明通过计算所述设备数据对应的数据增益值，可以评测所述设备数据的质量和价值，为后续提取出所述设备数据中的关键设备数据提供了依据，其中，所述矿井封孔设备是指用于封堵、封闭矿井或井下空腔的设备，所述中心服务器是物联网中的核心组件，用于对收集到的数据进行多方面分析处理，以便于挖掘出数据中有价值的信息，所述设备数据是所述矿井封孔设备运行过程中的数据，如设备作业数据和设备状态数据，所述数据增益值表示所述设备数据对应的重要性，所述关键设备数据是所述设备数据中的代表性数据，可选地，所述设备数据可以通过所述矿井封孔设备中的传感器实现，如温度传感器、压力传感器以及气体传感器等，将所述数据增益值和预设阈值进行比对，在所述数据增益值大于预设阈值时，利用提取函数提取出所述设备数据中的关键设备数据，所述预设阈值可以是0.8，也可以根据实际的应用场景进行设置，所述提取函数是由脚本语言编译。
作为本发明的一个实施例，所述计算所述设备数据对应的数据增益值，包括：对所述设备数据进行数据清洗处理，得到目标设备数据，对所述目标设备数据进行数据分类处理，得到分类设备数据，提取所述分类设备数据对应的数据特征，计算所述数据特征对应的特征熵值，根据所述特征熵值，计算所述数据特征在所述分类数据中对应的特征条件熵，结合所述特征熵值和所述特征条件熵，计算出所述数据特征对应的特征增益值，根据所述特征增益值，得到所述设备数据对应的数据增益值。
其中，所述目标设备数据是所述设备数据中的缺失值和异常值对应的数据经过去除后得到的数据，所述分类设备数据是所述目标设备数据中的相同属性的数据聚集到一起后得到的数据集，所述数据特征是所述分类设备数据中的表征，所述特征熵值表示所述数据特征对应的不确定性，所述特征条件熵表示所述数据特征在给定条件下对应的不确定性，所述特征增益值表示所述数据特征对应的重要性。
可选的，对所述设备数据进行数据清洗处理可以通过分箱法实现，对所述目标设备数据进行数据分类处理可以通过分类函数实现，是用于将所述目标设备数据中相同类别的数据划分到一起，以便于后续从相同类别的数据中提取出代表性的数据，所述分类函数是由编程语言编译，提取所述分类设备数据对应的数据特征可以通过主成分分析法实现，计算所述数据特征对应的特征熵值可以通过香浓熵公式计算得到，所述特征增益值=所述特征熵值-所述特征条件熵。
进一步的，作为本发明的一个可选实施例，所述根据所述特征熵值，计算所述数据特征在所述分类数据中对应的特征条件熵，包括：
通过下述公式计算所述数据特征在所述分类数据中对应的特征条件熵：
；
其中，A表示数据特征在分类数据中对应的特征条件熵，表示在数据特征中取值为a的所有特征，Q表示分类数据，B表示数据特征中的第B个特征，表示数据特征B中取值为a的特征熵值。
S2、采集所述矿井封孔设备对应的设备环境，根据所述设备环境，构建煤矿封孔下的矿井通信环境模型，根据所述矿井通信环境模型，确定煤矿封孔下的通信障碍物，所述通信障碍物包括第一障碍物和第二障碍物，结合所述第一障碍物，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离，根据所述传输距离，确定所述矿井封孔设备中的接收端设备和发送端设备，根据所述接收端设备和所述发送端设备，对所述关键设备数据进行分类处理，得到接收端设备数据和发送端设备数据。
本发明通过结合所述物理障碍物，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离，可以了解所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的远近程度，以便于根据所述传输距离的远近，进而从所述矿井封孔设备中确定数据的接收端设备和发送端设备，其中，所述设备环境是所述矿井封孔设备所处的当前环境，所述矿井通信环境模型是根据所述设备环境对煤矿封孔下的地下空间以及对地质、矿井结构、障碍物分布等因素的分析，建立起来描述煤矿内部通信环境的一种模型，所述通信障碍物是对设备之间的数据通信会造成影响的障碍物，所述第一障碍物是所述矿井封孔设备中的每个设备与所述中心服务器之间存在的障碍物，所述第二障碍物是所述矿井封孔设备中的每个设备之间存在的障碍物，所述传输距离表示所述中心服务器和所述矿井封孔设备进行数据传输时的距离，所述接收端设备是所述矿井封孔设备中用于将所有设备的数据发送到所述中心服务器的设备，所述发送端设备是将数据发送给所述接收端设备的设备，所述接收端设备数据和所述发送端设备数据分别是所述接收端设备和所述发送端设备对应的数据，可选的，构建煤矿封孔下的矿井通信环境模型可以通过三模建模的方法实现，如CAD建模，根据所述矿井通信环境模型分析出相应的介质特性和介质参数，根据介质特性和介质参数确定煤矿封孔下的通信障碍物，根据所述传输距离的远近，确定所述矿井封孔设备中的接收端设备和发送端设备，对所述关键设备数据进行分类处理可以通过分类函数实现，所述分类函数是由程序语言编译，可以将所述关键设备数据划分成所述接收端设备和所述发送端设备对应的数据，以便于后续根据数据之间的传输距离，对数据传输的信号进行增益处理，提高数据的传输准确性。
作为本发明的一个实施例，所述结合所述第一障碍物，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离，包括：采集所述第一障碍物对应的障碍物信息，根据所述障碍物信息，利用预设的障碍物损耗模型计算出所述第一障碍物对应的路径损耗系数，分别查询所述矿井封孔设备和所述中心服务器对应的参数，得到设备参数和服务器参数，根据所述设备参数，确定所述矿井封孔设备对应的设备发射功率和设备发送增益，根据所述服务器参数，确定所述中心服务器的接受增益，结合所述路径损耗系数、所述设备发射功率、所述设备发送增益及所述接受增益，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离。
其中，所述障碍物信息是所述第一障碍物对应的描述信息，所述障碍物损耗模型是用于计算障碍物对信号造成损失程度的模型，如COST 231模型，所述路径损耗系数表示所述第一障碍物对传输的信号造成的损失程度，所述设备参数和所述服务器参数分别描述所述矿井封孔设备和所述中心服务器对应的特性的参数，例如设备发射功率和服务器接受灵敏度，所述设备发射功率是所述矿井封孔设备发送信号的能量，所述设备发送增益是所述矿井封孔设备将电信号转换为电磁波的能力，所述接受增益表示所述中心服务器对应的信号接受能力。
可选的，采集所述第一障碍物对应的障碍物信息可以通过雷达检测方法实现，利用雷达设备发射无线电波，可以精确的检测障碍物和追踪，查询所述矿井封孔设备和所述中心服务器对应的参数可以通过参数提取工具实现，所述参数提取工具是由JAVA语言编译。
可选的，作为本发明的一个可选实施例，所述结合所述路径损耗系数、所述设备发射功率、所述设备发送增益及所述接受增益，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离，包括：
可以通过计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离：
；
其中，D表示中心服务器和矿井封孔设备之间的传输距离，表示矿井封孔设备中第b个设备的设备发射功率，b表示矿井封孔设备的设备序列号，表示矿井封孔设备中第b个设备的设备发送增益，G表示接受增益，表示矿井封孔设备中第b个设备的发射信号波长，H表示路径损耗系数。
S3、结合所述第二障碍物，计算出所述接收端设备和所述发送端设备之间的设备传输距离，对所述发送端设备数据进行调制处理，得到第一数据信号，根据所述设备传输距离，对所述第一数据信号进行信号增益处理，得到第一增益信号，并将所述第一增益信号发送到所述接收端设备中。
本发明通过计算出所述接收端设备和所述发送端设备之间的设备传输距离，可以了解所述接收端设备和所述发送端设备之间进行数据传输时的远近距离，以便于后续对第一数据信号进行信号增益处理，对所述发送端设备数据进行调制处理，可以得到所述发送端设备数据传输时对应的电信号，其中，所述设备传输距离表示所述接收端设备和所述发送端设备之间的数据传输的远近程度，所述第一数据信号是所述发送端设备数据在进行传输时对应的电信号表达形式，可选的，所述设备传输距离与所述传输距离的计算原理相同，在此不做过多赘述。
作为本发明的一个实施例，所述对所述发送端设备数据进行调制处理，得到数据信号，包括：确定所述发送端设备数据对应的数据载波区间，根据所述数据载波区间，对所述发送端设备数据进行归一化处理，得到归一化数据，计算所述发送端设备数据对应的数据缩放系数，根据所述数据缩放系数，对所述归一化数据进行缩放处理，得到目标数据，根据所述目标数据，计算出所述发送端设备数据对应的数据幅度，根据所述数据幅度，对所述发送端设备数据进行调制处理，得到第一数据信号。
其中，所述数据载波区间是所述发送端设备数据对应的不同区间，所述归一化数据是所述发送端设备数据映射到所述数据载波区间范围内的数据，所述数据缩放系数是对所述归一化数据进行缩放处理的倍数，所述数据幅度是对所述发送端设备数据的大小进行度量的数值，能够包含所述发送端设备数据的数据范围。
可选的，可以通过计算所述发送端设备数据中的最大值和最小值之间的差异，这个差异就是所述发送端设备数据的数据载波区间，将所述发送端设备数据映射到-1到1的范围内，然后再根据所述数据载波区间的要求进行缩放处理，以此得到得到归一化数据，根据所述数据载波区间，计算所述发送端设备数据对应的极大值和极小值，结合所述数据载波区间和极大值极小值，计算出缩放系数，公式为：缩放系数=(c-d)/(max val - minval)，c和d为数据载波区间的区间范围极值，max val和min val分别表示极大值和极小值，所述数据幅度的计算公式为：（maxC-minD）/2，maxC和minD分别是目标数据中的极大值和极小值。
可选的，作为本发明的一个可选实施例，所述根据所述数据幅度，对所述发送端设备数据进行调制处理，得到第一数据信号，包括：
通过下述公式对所述发送端设备数据进行调制处理：
；
其中，L表示第一数据信号，I表示数据幅度，表示发送端设备数据中第e个数据，e表示发送端设备数据对应的数据序列号，表示脉冲生成函数。
本发明通过对所述第一数据信号进行信号增益处理，可以减少所述第一数据信号中的噪声对信号的影响，提高所述第一数据信号的可靠性和清晰度，以便于提高信号的发送距离，避免出现信号丢失的问题，其中，所述第一增益信号是所述第一数据信号经过增强处理后得到的信号。
作为本发明的一个实施例，所述对所述第一数据信号进行信号增益处理，得到第一增益信号，包括：提取所述第一数据信号对应的时频特征信号，计算所述时频特征信号对应的信号强度值，根据所述信号强度值，计算出所述时频特征信号的强度方差值，结合所述强度方差值和所述信号强度值，对所述第一数据信号进行信号增益处理，得到第一增益信号。
其中，所述时频特征信号是所述第一数据信号的时域特征和频域特征的信号，所述信号强度值是所述时频特征信号的信号能量大小，所述强度方差值表示所述时频特征信号对应的强度变化程度，所述强度方差值越大，则表示该信号的强度的变化越剧烈，所述强度方差值越小，则表示该信号的强度的变化越平稳。
可选的，提取所述第一数据信号对应的时频特征信号可以通过短时傅里叶变换和小波变换方法实现，计算所述时频特征信号对应的信号强度值可以通过区域积分法实现，将所述时频特征信号的信号图谱分割为不同的区域，计算每个区域内的幅度值之和，作为该区域内的信号强度，计算信号强度的平均值，得到所述信号强度值，计算出所述时频特征信号的强度方差值可以通过方差计算器实现，所述方差计算器是由编程语言编译，将所述强度方差值和所述信号强度值进行比对，若所述强度方差值大于所述信号强度值，则对应的所述第一数据信号需要进行信号增益处理，信号增益处理可以通过预设的均衡器实现，通过均衡器对所述第一数据信号的频率响应进行调整，以改变不同频率成分的相对强度，从而增强或减弱特定频率区域的信号，以此得到第一增益信号。
S4、对所述接收端设备数据进行调制处理，得到第二数据信号，对所述第二数据信号和所述第一增益信号进行信号合并处理，得到合并信号，根据所述传输距离，对所述合并信号进行信号增益处理，得到第二增益信号，并将所述第二增益信号发送到所述中心服务器中。
本发明通过对所述第二数据信号和所述第一增益信号进行信号合并处理，便于后续将信号一起发送到所述中心服务器中进行处理，对所述合并信号进行信号增益处理，以便于提高后续信号发送的可靠性，其中，所述第二数据信号是所述接收端设备数据进行传输时的电信号，所述合并信号是所述第二数据信号和所述第一增益信号合并后得到的信号，所述第二增益信号是所述合并信号经过增强处理后得到的信号，可选地，所述第二数据信号与所述第一数据信号的调制原理相同，在此不做过多赘述。
S5、利用所述中心服务器对所述第二增益信号进行信息挖掘处理，得到挖掘信息，根据所述挖掘信息，制定所述矿井封孔设备对应的设备控制方案，根据所述设备控制方案，执行所述矿井封孔设备的控制处理，得到控制结果。
本发明通过利用所述中心服务器对所述第二增益信号进行信息挖掘处理，可以分析出数据中的隐藏信息，以便于后续设备控制方案的制定处理，进而提高所述矿井封孔设备的控制准确性，其中，所述挖掘信息是所述第二增益信号中的隐藏信息，可选的，利用所述中心服务器中的解码器对所述第二增益信号进行信号解码处理，得到信号信息，利用预设的卷积神经网络对信号信息进行信息挖掘处理，得到挖掘信息，所述层次聚类算法的具体实现过程为：层次聚类算法是一种无监督学习算法，用于将数据样本分组为不同的聚类。以下是层次聚类算法在信息挖掘中的典型过程：1、构建距离矩阵，使用距离（或相似度）来度量信号信息之间的距离，如欧氏距离和曼哈顿距离，根据距离度量，构建一个距离矩阵，记录每个信号信息之间的距离或相似度，2、构建初始聚类：将每个信号信息看作一个独立的聚类，即每个样本为一个初始聚类，形成N个初始聚类，3、合并聚类：通过计算初始聚类之间的距离或相似度，确定距离最近（或相似度最高）的两个聚类，并将它们合并为一个新的聚类，合并后的聚类数量减少1，4、更新距离矩阵：在聚类合并后，更新距离矩阵，计算合并后聚类与其他聚类之间的距离或相似度，5、重复步骤3和步骤4：重复执行步骤3和步骤4，直到所有样本都被合并为一个聚类，或者达到预设的聚类数量，6、构建聚类树或聚类图：根据聚类过程中的合并操作，可以构建一个聚类树（也称为树状图）或聚类图，聚类树显示了聚类的层次结构以及聚类之间的关系，7、分析和解释聚类结果：对于每个聚类给予语义上的解释，理解其中的模式和规律，进而得到挖掘信息。
本发明通过根据所述挖掘信息，制定所述矿井封孔设备对应的设备控制方案，以便于提高所述矿井封孔设备的控制效率，其中，所述设备控制方案是对所述矿井封孔设备进行控制的具体实施方法。
作为本发明的一个实施例，所述根据所述挖掘信息，制定所述矿井封孔设备对应的设备控制方案，包括：提取出所述挖掘信息中的信息变量，并分析所述挖掘信息对应的信息属性，结合所述信息变量和所述信息属性，对所述挖掘信息进行可视化处理，得到可视化信息，查询所述矿井封孔设备对应的封孔作业，根据所述封孔作业和所述可视化信息，分析出所述矿井封孔设备对应的调控要求，根据所述调控要求，制定所述矿井封孔设备对应的设备控制方案。
其中，所述信息变量是所述挖掘信息中可以发生变化的量，所述信息属性是所述挖掘信息对应的信息性质，如文本类或者数值类，所述可视化信息是所述挖掘信息经过可视化处理后的表达图表，如柱形图或者折线图，所述封孔作业是所述矿井封孔设备对应的设备完成任务要求，所述调控要求是所述矿井封孔设备需要调整或者控制以完成所述封孔作业进程的需求。
可选的，识别出所述挖掘信息中的信息变量可以通过互信息方法实现，即计算信息特征中每个特征之间的相关性，根据相关性提取出信息变量，分析所述挖掘信息对应的信息属性可以通过属性解析法实现，所述属性解析法包括因子分析法，根据所述信息属性确定图表类型，根据所述信息变量，利用制图工具对所述挖掘信息进行可视化处理，如visio制图工具，查询所述矿井封孔设备对应的封孔作业可以通过设备任务管理器实现，根据所述封孔作业和所述可视化信息，分析出所述矿井封孔设备的作业完成进度，根据作业完成进度，确定所述矿井封孔设备的剩余工作量，根据剩余工作量分析出所述矿井封孔设备对应的调控要求，调制所述调控要求对应的控制信号，计算出控制信号对应的总传输时延，即所述中心服务器发送控制信号到所述接收端设备的传输时延和所述接收端设备发送控制信号到所述发送端设备传输时延，根据总传输时延，设置所述矿井封孔设备对应的执行时间，结合执行时间和控制要求，制定所述矿井封孔设备对应的设备控制方案。
本发明通过计算所述设备数据对应的数据增益值，可以评测所述设备数据的质量和价值，为后续提取出所述设备数据中的关键设备数据提供了依据，本发明通过结合所述物理障碍物，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离，可以了解所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的远近程度，以便于根据所述传输距离的远近，进而从所述矿井封孔设备中确定数据的接收端设备和发送端设备，本发明通过计算出所述接收端设备和所述发送端设备之间的设备传输距离，可以了解所述接收端设备和所述发送端设备之间进行数据传输时的远近距离，以便于后续对第一数据信号进行信号增益处理，对所述发送端设备数据进行调制处理，可以得到所述发送端设备数据传输时对应的电信号，本发明通过对所述第二数据信号和所述第一增益信号进行信号合并处理，便于后续将信号一起发送到所述中心服务器中进行处理，对所述合并信号进行信号增益处理，以便于提高后续信号发送的可靠性，本发明通过利用所述中心服务器对所述第二增益信号进行信息挖掘处理，可以分析出数据中的隐藏信息，以便于后续设备控制方案的制定处理，进而提高所述矿井封孔设备的控制准确性。因此，本发明实施例提供的一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法，能够提高煤矿封孔下的设备控制准确性。
如图2所示，是本发明一实施例提供的一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制系统的功能模块图。
本发明所述一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制系统100可以安装于电子设备中。根据实现的功能，所述一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制系统100可以包括数据处理模块101、设备分类模块102、第一信号增益模块103、第二信号增益模块104及控制方案制定模块105。本发明所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。
在本实施例中，关于各模块/单元的功能如下：
所述数据处理模块101，用于获取煤矿封孔下的矿井封孔设备和中心服务器，收集所述矿井封孔设备对应的设备数据，计算所述设备数据对应的数据增益值，根据所述数据增益值，提取出所述设备数据中的关键设备数据；
所述设备分类模块102，用于采集所述矿井封孔设备对应的设备环境，根据所述设备环境，构建煤矿封孔下的矿井通信环境模型，根据所述矿井通信环境模型，确定煤矿封孔下的通信障碍物，所述通信障碍物包括第一障碍物和第二障碍物，结合所述第一障碍物，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离，根据所述传输距离，确定所述矿井封孔设备中的接收端设备和发送端设备，根据所述接收端设备和所述发送端设备，对所述关键设备数据进行分类处理，得到接收端设备数据和发送端设备数据；
所述第一信号增益模块103，用于结合所述第二障碍物，计算出所述接收端设备和所述发送端设备之间的设备传输距离，对所述发送端设备数据进行调制处理，得到第一数据信号，根据所述设备传输距离，对所述第一数据信号进行信号增益处理，得到第一增益信号，并将所述第一增益信号发送到所述接收端设备中；
所述第二信号增益模块104，用于对所述接收端设备数据进行调制处理，得到第二数据信号，对所述第二数据信号和所述第一增益信号进行信号合并处理，得到合并信号，根据所述传输距离，对所述合并信号进行信号增益处理，得到第二增益信号，并将所述第二增益信号发送到所述中心服务器中；
所述控制方案制定模块105，用于利用所述中心服务器对所述第二增益信号进行信息挖掘处理，得到挖掘信息，根据所述挖掘信息，制定所述矿井封孔设备对应的设备控制方案，根据所述设备控制方案，执行所述矿井封孔设备的控制处理，得到控制结果。
详细地，本申请实施例中所述一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制系统100中所述的各模块在使用时采用与上述图1中所述的一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法一样的技术手段，并能够产生相同的技术效果，这里不再赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所提供的方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取煤矿封孔下的矿井封孔设备和中心服务器，收集所述矿井封孔设备对应的设备数据，计算所述设备数据对应的数据增益值，根据所述数据增益值，提取出所述设备数据中的关键设备数据；
采集所述矿井封孔设备对应的设备环境，根据所述设备环境，构建煤矿封孔下的矿井通信环境模型，根据所述矿井通信环境模型，确定煤矿封孔下的通信障碍物，所述通信障碍物包括第一障碍物和第二障碍物，结合所述第一障碍物，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离，根据所述传输距离，确定所述矿井封孔设备中的接收端设备和发送端设备，根据所述接收端设备和所述发送端设备，对所述关键设备数据进行分类处理，得到接收端设备数据和发送端设备数据；
结合所述第二障碍物，计算出所述接收端设备和所述发送端设备之间的设备传输距离，对所述发送端设备数据进行调制处理，得到第一数据信号，根据所述设备传输距离，对所述第一数据信号进行信号增益处理，得到第一增益信号，并将所述第一增益信号发送到所述接收端设备中；
对所述接收端设备数据进行调制处理，得到第二数据信号，对所述第二数据信号和所述第一增益信号进行信号合并处理，得到合并信号，根据所述传输距离，对所述合并信号进行信号增益处理，得到第二增益信号，并将所述第二增益信号发送到所述中心服务器中；
利用所述中心服务器对所述第二增益信号进行信息挖掘处理，得到挖掘信息，根据所述挖掘信息，制定所述矿井封孔设备对应的设备控制方案，根据所述设备控制方案，执行所述矿井封孔设备的控制处理，得到控制结果。
2.如权利要求1所述的一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法，其特征在于，所述计算所述设备数据对应的数据增益值，包括：
对所述设备数据进行数据清洗处理，得到目标设备数据；
对所述目标设备数据进行数据分类处理，得到分类设备数据；
提取所述分类设备数据对应的数据特征，计算所述数据特征对应的特征熵值；
根据所述特征熵值，计算所述数据特征在所述分类数据中对应的特征条件熵；
结合所述特征熵值和所述特征条件熵，计算出所述数据特征对应的特征增益值；
根据所述特征增益值，得到所述设备数据对应的数据增益值。
3.如权利要求2所述的一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法，其特征在于，所述根据所述特征熵值，计算所述数据特征在所述分类数据中对应的特征条件熵，包括：
通过下述公式计算所述数据特征在所述分类数据中对应的特征条件熵：
；
其中，A表示数据特征在分类数据中对应的特征条件熵，表示在数据特征中取值为a的所有特征，Q表示分类数据，表示数据特征中的第B个特征，表示数据特征B中取值为a的特征熵值。
4.如权利要求1所述的一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法，其特征在于，所述结合所述第一障碍物，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离，包括：
采集所述第一障碍物对应的障碍物信息；
根据所述障碍物信息，利用预设的障碍物损耗模型计算出所述第一障碍物对应的路径损耗系数；
分别查询所述矿井封孔设备和所述中心服务器对应的参数，得到设备参数和服务器参数；
根据所述设备参数，确定所述矿井封孔设备对应的设备发射功率和设备发送增益；
根据所述服务器参数，确定所述中心服务器的接受增益；
结合所述路径损耗系数、所述设备发射功率、所述设备发送增益及所述接受增益，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离。
5.如权利要求4所述的一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法，其特征在于，所述结合所述路径损耗系数、所述设备发射功率、所述设备发送增益及所述接受增益，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离，包括：
可以通过计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离：
；
其中，D表示中心服务器和矿井封孔设备之间的传输距离，表示矿井封孔设备中第b个设备的设备发射功率，b表示矿井封孔设备的设备序列号，表示矿井封孔设备中第b个设备的设备发送增益，G表示接受增益，表示矿井封孔设备中第b个设备的发射信号波长，H表示路径损耗系数。
6.如权利要求1所述的一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法，其特征在于，所述对所述发送端设备数据进行调制处理，得到数据信号，包括：
确定所述发送端设备数据对应的数据载波区间；
根据所述数据载波区间，对所述发送端设备数据进行归一化处理，得到归一化数据；
计算所述发送端设备数据对应的数据缩放系数；
根据所述数据缩放系数，对所述归一化数据进行缩放处理，得到目标数据；
根据所述目标数据，计算出所述发送端设备数据对应的数据幅度；
根据所述数据幅度，对所述发送端设备数据进行调制处理，得到第一数据信号。
7.如权利要求6所述的一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法，其特征在于，所述根据所述数据幅度，对所述发送端设备数据进行调制处理，得到第一数据信号，包括：
通过下述公式对所述发送端设备数据进行调制处理：
；
其中，L表示第一数据信号，I表示数据幅度，表示发送端设备数据中第e个数据，e表示发送端设备数据对应的数据序列号，表示脉冲生成函数。
8.如权利要求1所述的一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法，其特征在于，所述对所述第一数据信号进行信号增益处理，得到第一增益信号，包括：
提取所述第一数据信号对应的时频特征信号；
计算所述时频特征信号对应的信号强度值；
根据所述信号强度值，计算出所述时频特征信号的强度方差值；
结合所述强度方差值和所述信号强度值，对所述第一数据信号进行信号增益处理，得到第一增益信号。
9.如权利要求1所述的一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制方法，其特征在于，所述根据所述挖掘信息，制定所述矿井封孔设备对应的设备控制方案，包括：
提取出所述挖掘信息中的信息变量，并分析所述挖掘信息对应的信息属性；
结合所述信息变量和所述信息属性，对所述挖掘信息进行可视化处理，得到可视化信息；
查询所述矿井封孔设备对应的封孔作业；
根据所述封孔作业和所述可视化信息，分析出所述矿井封孔设备对应的调控要求；
根据所述调控要求，制定所述矿井封孔设备对应的设备控制方案。
10.一种基于物联网实现煤矿封孔下的设备控制系统，其特征在于，所述系统包括：
数据处理模块，用于获取煤矿封孔下的矿井封孔设备和中心服务器，收集所述矿井封孔设备对应的设备数据，计算所述设备数据对应的数据增益值，根据所述数据增益值，提取出所述设备数据中的关键设备数据；
设备分类模块，用于采集所述矿井封孔设备对应的设备环境，根据所述设备环境，构建煤矿封孔下的矿井通信环境模型，根据所述矿井通信环境模型，确定煤矿封孔下的通信障碍物，所述通信障碍物包括第一障碍物和第二障碍物，结合所述第一障碍物，计算出所述中心服务器和所述矿井封孔设备之间的传输距离，根据所述传输距离，确定所述矿井封孔设备中的接收端设备和发送端设备，根据所述接收端设备和所述发送端设备，对所述关键设备数据进行分类处理，得到接收端设备数据和发送端设备数据；
第一信号增益模块，用于结合所述第二障碍物，计算出所述接收端设备和所述发送端设备之间的设备传输距离，对所述发送端设备数据进行调制处理，得到第一数据信号，根据所述设备传输距离，对所述第一数据信号进行信号增益处理，得到第一增益信号，并将所述第一增益信号发送到所述接收端设备中；
第二信号增益模块，用于对所述接收端设备数据进行调制处理，得到第二数据信号，对所述第二数据信号和所述第一增益信号进行信号合并处理，得到合并信号，根据所述传输距离，对所述合并信号进行信号增益处理，得到第二增益信号，并将所述第二增益信号发送到所述中心服务器中；
控制方案制定模块，用于利用所述中心服务器对所述第二增益信号进行信息挖掘处理，得到挖掘信息，根据所述挖掘信息，制定所述矿井封孔设备对应的设备控制方案，根据所述设备控制方案，执行所述矿井封孔设备的控制处理，得到控制结果。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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