煤矿安全监测监控信息融合系统

随着信息技术的飞速发展，煤矿监测系统的主要发展方向是综合化、智能化和网络化。各研究机构和各大公司都积极开展了人工智能、数据管理、地理信息系统、无线通信、传感器网络等新技术相集成的监测监控系统的研发和开发。

国外在煤矿监测监控方面，除进一步完善系统集成技术外，还注重传感器及传感器系统的研究与开发。目前已形成智能化产品的有：甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化硫传感器、二氧化氮传感器、氧气传感器等；并且研制了光纤传感器，光纤传感器作为一种新的手段在矿井条件下有着特殊的作用，必将在煤矿监测监控中发挥越来越重要的作用。

目前在国外已经研究出测量温度、流量、压力、电流、电压、磁场、位移、速度、加速度以及振动的光纤传感器。日本人呢的石炭技术研究所已研制出利用光纤分布性传感器监视井下巷道火灾的系统。

利用光纤传感器来检测甲烷等有害气体可能会成为未来新一代环境监测传感器。

1.面向煤矿安全监测监控的信息融合系统体系结构

体系结构是系统的物理结构，它明确系统组件的安排管理、他们之间的相互关系以及数据流向，同时特别需要说明一个系统的数据或者信息交换如何实现。体系结构的描述可能是抽象的、高层次的，也有可能是对特定结构的详细阐述。数据融合系统的结构可以抽象分成集中式和分布式两种。而分布式又可以根据融合单元的位置和数量、融合算法本身的特点以及融合是否存在反馈分成多种结构，如分层结构、树状结构、完全分散式结构、并行分散式结构、带反馈分散式结构、无反馈分散式结构等形式。

2.信息融合的层次

监测监控系统知识将信息输送到数据库和监视终端，而没有对这些信息进行融合。目前已经又人在工程项目中将多个相对分散的、独立运行的信息系统中的数据进行整合处理，将其组成一个统一的新的数据源，供用户透明的、方便的使用来自不同系统的数据，但这种“整合”过程仅仅是对原有数据的简单综合，还没有进行信息融合。通过信息融合，可以对原有数据进行进一步的分析处理，将处理结果导入新的数据库中，并共享使用。

采用信息融合的优势，使原有的哥哥系统依然可以作为一个个独立的系统运行，用户还可以通过信息融合后的数据处理系统方便的查询自己想要的辅助据侧支持，而不是像以前一样需要分别到不同的系统中查询所得的数据作进一步的分析。一个符合具体生产特点的洗洗融合结构是构造一个性能良好的信息融合系统的基础。所以构建一个好的信息融合结构是非常重要的。

我们将信息处理的层次的角度出发将信息融合结构划分为三个层次：数据级、特征级和决策级。数据级对应于信息流中的物理层和传输层，特征级对应于信息流中的信息集成层，决策级对应于信息流中的应用层。

2.1数据级

数据级应该完成信息融合中的最低级处理，如对采样数据的误差消除。在煤矿监测监控系统中，数据级的主要任务是尽量消除干扰对数据的影响，从而恢复监测数据的真实值，所以在数据级中需要对传感器采集到的数据进行预处理。根据传

第1页下一页