基于低频电子噪声的井下制造技术

一种基于低频电子噪声的井下

【技术实现步骤摘要】
基于低频电子噪声的井下LED非视距识别与通信方法


[0001]本专利技术涉及一种
LED
非视距通信方法，具体是一种基于低频电子噪声的井下
LED
非视距识别与通信方法，属于煤矿井下非视距通信

。

技术介绍

[0002]在进行矿井下通信时，有线通信线缆常常会因为矿井下不断开采，工作面不断移动而需要反复铺设，而且井下通信空间往往为狭长形空间，巷道分布复杂，有线通信铺设费时费力
。
同时，矿井下环境中存在许多电气设备和机械设备，它们可能会产生电磁干扰，干扰有线通信信号的传输
。
因此，矿井下一种可实施的无线通信方式往往被认为是最优秀
。
[0003]在无线通信领域，非视距通信是一项重要的研究课题
。
传统的无线通信技术，如射频通信和
WIFI
通信，常常会受到井下环境复杂的约束，例如矿井深处存在大量的岩石和土壤，这些物质对电磁信号有很强的吸收和衰减作用，会导致信号在传输过程中衰减严重；同时井下电气设备和机械设备的电磁干扰也不可忽视
。
因此，寻找一种新的无线通信方法变得极为重要
。
[0004]近年来，
LED(Light
‑
Emitting Diode)
技术的快速发展使其成为一种受欢迎的无线通信解决方案
。LED
具有低功耗
、
高亮度和易于集成的特点，广泛应用于照明
、
显示和通信领域
。
在井下环境中，可见光通信拥有无太阳光干扰，光源背景噪声小；经空气媒介传输的可见光衰减小；不受电磁辐射干扰的优点
。
然而，传统的
LED
通信方法主要依赖视距通信，需要直接的光线传播路径，在非视距条件下的通信效果往往较差
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于低频电子噪声的井下
LED
非视距识别与通信方法，能够实现在非视距范围内的
LED
身份识别和通信，具有高度可靠性和精准度
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于低频电子噪声的井下
LED
非视距识别与通信方法，在矿井巷道安装若干个
LED
灯，并对所有的
LED
灯的电子噪声分别做好标签构成预先建立的
LED
灯身份数据库，
[0007]所述非视距识别方法包括以下步骤：
[0008]S1
低频电子噪声测量仪的选择：根据
LED
灯低频电子噪声的特性，选择低频电子噪声测量仪设备，用于采集
LED
灯的低频电子噪声数据；
[0009]S2
低频电子噪声数据采集：在非视距条件下，将低频电子噪声测量仪放置在
LED
灯附近，对目标
LED
灯进行一段时间的低频电子噪声数据采集；
[0010]S3
数据预处理：对采集到的低频电子噪声数据进行预处理；
[0011]S4
特征提取：利用时频分析方法，从步骤
S3
预处理后的数据中提取
LED
灯的纹理特征；
[0012]S5
身份识别：根据步骤
S4
提取到的
LED
灯的纹理特征，与预先建立的
LED
灯身份数据库进行比对和匹配，确定目标
LED
灯的身份信息；
[0013]所述非视距通信方法包括以下步骤：
[0014]S6
低频电子噪声测量仪配置：设定低频电子噪声测量仪的工作频率和灵敏度，使其能够检测目标
LED
灯发出的频闪信号；
[0015]S7
信号接收：在非视距范围内，将低频电子噪声测量仪放置在接收端，接收目标
LED
灯发出的频闪信号；
[0016]S8
噪声分析和解码：将低频电子噪声测量仪接收到的频闪信号进行噪声分析，提取出频闪信号中的电子噪音特征；
[0017]S9
通信识别：根据提取的电子噪音特征，与预先建立的
LED
灯身份数据库进行匹配，完成非视距范围下的
LED
通信识别
。
[0018]由于
LED
灯的低频电子噪声频率范围通常在几十赫兹到几百赫兹之间，因此需要选择一个测量仪设备，使其频率范围能够覆盖低频范围，且需要一个具有高灵敏度和较好分辨率的测量仪，以准确捕捉和测量低水平的电子噪声信号；同时，为了满足非视距范围内的通信需要，应使用无线设备非视距采集
LED
灯的低频电子噪声
。
综上，本专利技术选择无线前置放大器
(Wireless Pre
‑
Amplifier)
作为本专利技术的低频电子噪声测量仪，它是一种用于放大无线信号的设备，通常用于增加信号强度和提高信噪比，无线前置放大器可以在信号源和接收器之间放置，以增强信号的传输和接收性能
。
[0019]本专利技术步骤
S2
的低频电子噪声数据采集，具体为：将无线前置放大器放在
LED
灯的附近，并在无线前置放大器与
LED
灯之间用隔板隔开，以达到非视距的条件；分别在
LED
灯通电和不通电的条件下测量声音信号，根据无线前置放大器对低频信号放大后的声纹图谱分析出
LED
灯的低频电子噪声
。
这一过程我们使用不同
LED
灯多次测量并存储起来
。
[0020]本专利技术步骤
S3
的数据预处理包括滤波处理和降噪处理，将无线前置放大器与有源滤波器连接起来，有源滤波器模块限制所测量的噪声带宽，从而确保来自待测器件的噪声是主要噪声源，然后经过特殊的降噪处理，最后将相应的噪声数据存储起来，以进行下一步的处理
。
[0021]本专利技术步骤
S4
的特征提取，采用短时傅里叶变换对步骤
S3
预处理后的数据处理，将信号在时间和频率域之间进行转换，并提供信号在不同时间段内的频率分量信息，利用短时傅里叶变换对数据处理后，分别对
LED
灯通电和非通电的状态下采集到的音频数据打上标签，建立
LED
灯身份数据库，采用主流声纹模型
ECAPA
‑
TDNN
对声音数据进行训练
。
[0022]本专利技术步骤
S5
的身份识别，使用建立好的
LED
灯身份数据库对主流声纹模型
ECAPA
‑
TDNN
训练后，将新提取的声音纹理特征输入训练好的模型，主流声纹模型
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于低频电子噪声的井下
LED
非视距识别与通信方法，在矿井巷道安装若干个
LED
灯，并对所有的
LED
灯的电子噪声分别做好标签构成预先建立的
LED
灯身份数据库，其特征在于，所述非视距识别方法包括以下步骤：
S1
低频电子噪声测量仪的选择：根据
LED
灯低频电子噪声的特性，选择低频电子噪声测量仪设备，用于采集
LED
灯的低频电子噪声数据；
S2
低频电子噪声数据采集：在非视距条件下，将低频电子噪声测量仪放置在
LED
灯附近，对目标
LED
灯进行一段时间的低频电子噪声数据采集；
S3
数据预处理：对采集到的低频电子噪声数据进行预处理；
S4
特征提取：利用时频分析方法，从步骤
S3
预处理后的数据中提取
LED
灯的纹理特征；
S5
身份识别：根据步骤
S4
提取到的
LED
灯的纹理特征，与预先建立的
LED
灯身份数据库进行比对和匹配，确定目标
LED
灯的身份信息；所述非视距通信方法包括以下步骤：
S6
低频电子噪声测量仪配置：设定低频电子噪声测量仪的工作频率和灵敏度，使其能够检测目标
LED
灯发出的频闪信号；
S7
信号接收：在非视距范围内，将低频电子噪声测量仪放置在接收端，接收目标
LED
灯发出的频闪信号；
S8
噪声分析和解码：将低频电子噪声测量仪接收到的频闪信号进行噪声分析，提取出频闪信号中的电子噪音特征；
S9
通信识别：根据提取的电子噪音特征，与预先建立的
LED
灯身份数据库进行匹配，完成非视距范围下的
LED
通信识别
。2.
根据权利要求1所述的一种基于低频电子噪声的井下
LED
非视距识别与通信方法，其特征在于，所述低频电子噪声测量仪为无线前置放大器
。3.
根据权利要求2所述的一种基于低频电子噪声的井下
LED
非视距识别与通信方法，其特征在于，步骤
S2
的低频电子噪声数据采集，具体为：将无线前置放大器放在
LED
灯的附近，并在无线前置放大器与
LED
灯之间用隔板隔开；分别在
LED
灯通电和不通电的条件下测量声音信号，根据无线前置放大器对低频信号放大后的声纹图谱分析出
LED
灯的低频电子噪声
。4.
根据权利要求3所述的一种基于低频电子噪声的井下
LED
非视距识别与通信方法，其特征在于，步骤
S3
的数据预处理包括滤波处理和降噪处理，将无线前置放大器与有源滤波器连接起来，有源滤波器模块限制所测量的噪声带宽，然后经过降噪处理，最后将相应的噪声数据存储起来
。5.
权利要求3所述的一种基于低频电子噪声的井下
LED
非视距识别与通信方法，其特征在于，步骤
...

【专利技术属性】
技术研发人员：史晨琦，杨丰企，芦笛，陈芳晟，马嘉震，李建红，牛强，陈朋朋，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：