基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

1、.：.；分類號 密 級 UDC 學校代碼 10500 XXXXX學校工程碩士學位論文基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研討與實現(xiàn)英文標題： Reserch and Implementation of Environment Monitoring System for Underground Coal Mine Based on Internet of Things學位懇求人姓名：XXXXX懇求學位領域稱號： 計算機技術指點教師姓名：XXX 教授 XXX 副教授二一三年三月PAGE 2 -分類號 密 級 UDC 學校代碼 XXXX XXXXX學校工程碩士學位論文題 目 基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦井下環(huán)境監(jiān)

2、測系統(tǒng)的研討與實現(xiàn) 英文標題 Reserch and Implementation of Environment Monitoring System for Underground Coal Mine Based on Internet of Things 研討生姓名簽名 XXX 校內(nèi)導師姓名簽名 XXX 職 稱 教授 校外導師姓名簽名 XXX 職 稱 副教授 懇求學位領域稱號 計算機技術 領域代碼 論文爭辯日期 學位授予日期 學院擔任人簽名 評閱人姓名 評閱人姓名 年 月 日XXX大學學位論文原創(chuàng)性聲明和運用授權闡明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師指點下，獨立進展研討任

3、務所獲得的研討成果。除文中曾經(jīng)標明援用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體曾經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研討成果。對本文的研討做出奉獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律結(jié)果由本人承當。學位論文作者簽名：日期：年月日學位論文版權運用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保管、運用學位論文的規(guī)定，即：學校有權保管并向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權湖北工業(yè)大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進展檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保管和匯編本學位論文。學位論文作者簽名： 指點教師簽名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日XXXX

4、 大 學 工 程 碩 士 學 位 論 文摘 要我國煤礦的開采大多為地下開采，地質(zhì)復雜，任務環(huán)境非常惡劣，井下任務人員的生命財富平安難以得到有效保證，煤礦平安面臨著艱苦的要挾。亟需加強煤礦消費平安監(jiān)控，減少煤礦災禍事故發(fā)生，更好的應對事故發(fā)生后進展及時搶救被困井下任務人員，最大程度降低國家和煤礦企業(yè)的財富損失。然而現(xiàn)有的井下環(huán)境檢測系統(tǒng)具有檢測區(qū)域不全面、不能及時進展定位、擴展性差等缺乏。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的根底上，經(jīng)過射頻識別、無線通訊、傳感器網(wǎng)絡技術，銜接設備，進展信息交換和通訊的虛擬網(wǎng)絡。無線傳感器網(wǎng)絡技術可以實時感知環(huán)境信息，可以相互傳送信息，到達數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，運用前景非常廣泛?；诖?，

5、本文結(jié)合煤礦井下環(huán)境特性，采用物聯(lián)網(wǎng)技術，研討并實現(xiàn)了基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦井下環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)，對煤礦平安消費具有重要意義?；谖锫?lián)網(wǎng)的煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，以無線傳感器網(wǎng)絡為支撐，將監(jiān)測信息包括多種環(huán)境形狀參數(shù)、任務人員位置等，會聚后實時傳送到地面監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫，進展分析處置，為用戶或者煤礦企業(yè)管理者提供數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)完成了煤礦平安監(jiān)測系統(tǒng)功能模塊的設計開發(fā)，實現(xiàn)了煤礦井下環(huán)境檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實時采集、處置與傳輸、人員定位、環(huán)境監(jiān)測與預警、信息共享等功能，提高煤礦消費的平安性。關鍵字：煤礦井下，物聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)發(fā)掘，環(huán)境監(jiān)測AbstractChinas coal mining is mainly ca

6、rried out underground with the complicated geological conditions and the adverse working environment, which is directly related to life property safety of the coal miner. Coal mine safety production is facing the great challenge, thus it is very urgent to strengthen monitoring on the production safe

7、ty, which can effectively reduce occurrences of the coalmine accident, and immediate rescue the trapped miners, guarantee safe operation and lower enterprises loss. However, the current underground environment detection system has some shortcomings, such as limited detection underground area, bad re

8、al time capability, poor expansibility The Internet of Things refers to uniquely identifiable objects and their virtual representations in an Internet-like structure, connecting devices by radio frequency identification, wireless communication, sensor network, the exchange of information and communi

9、cations. All kinds of the environment information can be obtained by the WSN technology in time. WSN consists of spatially distributed sensors to monitor environmental conditions, such as temperature, and to cooperatively pass their data via the network to control center, which has broad application

10、 range. Therefore, this paper develops the environmental monitoring and management system of coal mine based on the IOT technology, combining with the requirement of the characteristics of coal mine environment, and has great signification for coal mine safety production.The environmental monitoring

11、 system of coal mine based on the IOT, the various environmental parameters and the orientation of the miners can be got by the WSN, which can give the information to monitor center in time. The system function module is designed and the functions of all kinds of environment monitoring parameters, e

12、nvironmental monitoring and early warning, information sharing, miners location are achieved, the safety production of coal mine is improved.Keywords: Coal mine, IOT, data mining, environmental monitoring目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc355357828 摘 要 PAGEREF _Toc355357828 h 3 HYPERLINK l _Toc3553

13、57829 Abstract PAGEREF _Toc355357829 h 4 HYPERLINK l _Toc355357830 目 錄 PAGEREF _Toc355357830 h 5 HYPERLINK l _Toc355357831 第一章 緒論 PAGEREF _Toc355357831 h 6 HYPERLINK l _Toc355357832 1.1 課題背景與意義 PAGEREF _Toc355357832 h 6 HYPERLINK l _Toc355357833 1.2 國內(nèi)外研討現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc355357833 h 8 HYPERLINK l _Toc

14、355357834 1.3 論文研討的主要內(nèi)容及組織構(gòu)造 PAGEREF _Toc355357834 h 10 HYPERLINK l _Toc355357835 第二章 煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的相關技術 PAGEREF _Toc355357835 h 11 HYPERLINK l _Toc355357836 2.1 物聯(lián)網(wǎng)概念 PAGEREF _Toc355357836 h 11 HYPERLINK l _Toc355357837 2.2 物聯(lián)網(wǎng)體系構(gòu)造 PAGEREF _Toc355357837 h 12 HYPERLINK l _Toc355357838 2.3 物聯(lián)網(wǎng)設計原那么 PAGE

15、REF _Toc355357838 h 14 HYPERLINK l _Toc355357839 2.3 物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術 PAGEREF _Toc355357839 h 15 HYPERLINK l _Toc355357840 2.4 本章小結(jié) PAGEREF _Toc355357840 h 18 HYPERLINK l _Toc355357841 第三章數(shù)據(jù)發(fā)掘在煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的運用 PAGEREF _Toc355357841 h 19 HYPERLINK l _Toc355357842 3.1 數(shù)據(jù)發(fā)掘技術概述 PAGEREF _Toc355357842 h 19 HYPERLI

16、NK l _Toc355357843 3.1.1 數(shù)據(jù)發(fā)掘的定義 PAGEREF _Toc355357843 h 19 HYPERLINK l _Toc355357844 3.1.2 數(shù)據(jù)發(fā)掘的功能 PAGEREF _Toc355357844 h 20 HYPERLINK l _Toc355357845 3.1.3 數(shù)據(jù)發(fā)掘的過程 PAGEREF _Toc355357845 h 21 HYPERLINK l _Toc355357846 3.1.4 數(shù)據(jù)發(fā)掘的主要方法 PAGEREF _Toc355357846 h 22 HYPERLINK l _Toc355357847 3.2 數(shù)據(jù)發(fā)掘的意義

17、及運用 PAGEREF _Toc355357847 h 23 HYPERLINK l _Toc355357848 3.3 煤礦井下環(huán)境的數(shù)據(jù)發(fā)掘 PAGEREF _Toc355357848 h 23 HYPERLINK l _Toc355357849 3.3.1 井下環(huán)境模糊聚類分析 PAGEREF _Toc355357849 h 23 HYPERLINK l _Toc355357850 3.3.2 井下監(jiān)測環(huán)境危險等級模糊評價 PAGEREF _Toc355357850 h 27 HYPERLINK l _Toc355357851 3.4本章小結(jié) PAGEREF _Toc355357851

18、h 28 HYPERLINK l _Toc355357852 第四章 系統(tǒng)的體系構(gòu)造與關鍵模塊 PAGEREF _Toc355357852 h 28 HYPERLINK l _Toc355357853 4.1 系統(tǒng)的體系構(gòu)造 PAGEREF _Toc355357853 h 28 HYPERLINK l _Toc355357854 4.2功能模塊及關系 PAGEREF _Toc355357854 h 30 HYPERLINK l _Toc355357855 4.2.1系統(tǒng)功能模塊 PAGEREF _Toc355357855 h 30 HYPERLINK l _Toc355357856 4.2.2

19、功能模塊間關系 PAGEREF _Toc355357856 h 32 HYPERLINK l _Toc355357857 4.3 關鍵模塊 PAGEREF _Toc355357857 h 32 HYPERLINK l _Toc355357858 4.3.1 GIS 模塊 PAGEREF _Toc355357858 h 32 HYPERLINK l _Toc355357859 4.3.2 SMS短信息 PAGEREF _Toc355357859 h 34 HYPERLINK l _Toc355357860 4.3.3 數(shù)據(jù)傳輸 PAGEREF _Toc355357860 h 37 HYPERLI

20、NK l _Toc355357861 4.3.4 環(huán)境預告警 PAGEREF _Toc355357861 h 40 HYPERLINK l _Toc355357862 4.4 本章小結(jié) PAGEREF _Toc355357862 h 40 HYPERLINK l _Toc355357863 第五章 煤炭井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) PAGEREF _Toc355357863 h 41 HYPERLINK l _Toc355357864 5.1 系統(tǒng)的需求分析 PAGEREF _Toc355357864 h 41 HYPERLINK l _Toc355357865 5.2 系統(tǒng)的設計目的 PAG

21、EREF _Toc355357865 h 41 HYPERLINK l _Toc355357866 5.3 系統(tǒng)設計 PAGEREF _Toc355357866 h 42 HYPERLINK l _Toc355357867 5.4 系統(tǒng)實現(xiàn) PAGEREF _Toc355357867 h 44 HYPERLINK l _Toc355357868 5.4.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 PAGEREF _Toc355357868 h 44 HYPERLINK l _Toc355357869 5.4.2監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn) PAGEREF _Toc355357869 h 44 HYPERLINK l _Toc3553

22、57870 5.5本章小結(jié) PAGEREF _Toc355357870 h 49 HYPERLINK l _Toc355357871 第六章 總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc355357871 h 49 HYPERLINK l _Toc355357872 6.1 任務總結(jié) PAGEREF _Toc355357872 h 49 HYPERLINK l _Toc355357873 6.2 任務展望 PAGEREF _Toc355357873 h 50 HYPERLINK l _Toc355357874 參考文獻 PAGEREF _Toc355357874 h 51 HYPERLINK l _T

23、oc355357875 致 謝 PAGEREF _Toc355357875 h 55第一章 緒論近年來，隨著計算機互聯(lián)網(wǎng)技術的快速開展，網(wǎng)絡的運用和開展曾經(jīng)不能滿足人與人之間正常的溝通的需求，物與物之間經(jīng)過網(wǎng)絡的信息交互成為人們追求的方向。物物相連的互聯(lián)網(wǎng)即物聯(lián)網(wǎng)技術將大大推進社會的開展與提高，曾經(jīng)成為國內(nèi)外研討的熱點。物聯(lián)網(wǎng)技術運用到煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中，將大大提高煤礦平安消費現(xiàn)狀，對煤礦的平安消費和國民經(jīng)濟的開展具有艱苦的現(xiàn)實意義。1.1 課題背景與意義我國是煤炭資源豐富的國家，煤炭儲量多而廣，同時也是煤炭消費大國，對煤炭資源比較依賴。我國95%以上的能源和80%以上的工業(yè)原料取自于煤礦

24、1。煤礦在未來相當長的時期內(nèi)，作為主要能源的戰(zhàn)略位置仍將不變。煤礦開采需求大量的礦工進展井下作業(yè)，由于礦井內(nèi)部環(huán)境復雜，消費條件惡劣，給開采任務帶來了一定的危險度，煤礦平安事故時有發(fā)生，礦工的生命財富難以有效保證，據(jù)統(tǒng)計，世界上每年發(fā)生煤炭平安事故導致礦工死亡的人數(shù)超越千人。煤礦開采平安管理對煤礦的消費起到支撐、保證作用，是煤礦消費的頭等大事。雖然近年來煤礦平安消費任務獲得了顯著效果，一些煤礦企業(yè)開場開發(fā)并配備了煤礦平安消費監(jiān)控系統(tǒng)，一定程度上減少了煤礦事故的發(fā)生，平安消費情況有所改善2,3。但是煤礦平安消費的依然嚴峻，井下開采消費配備落后，消費過程不能全面監(jiān)控，尚不能有效遏制艱苦煤礦事故。事

25、故發(fā)生的后救援處置任務也存在著困難，被困礦工的分布和井下環(huán)境不能及時準確的掌握。一旦事故發(fā)生，沒有井下礦工的實時準確信息，難以做出搶救的決策部署，搶救時期將會被延誤。因此，對煤礦企業(yè)加強平安消費管理，不僅關系煤礦企業(yè)的開展，還將關系著國民經(jīng)濟的耐久快速開展。煤礦平安消費管理一直以“平安消費，預防為主為方針，是一項非常復雜的系統(tǒng)過程，包括對井下開采等過程的監(jiān)控，井下礦工位置的跟蹤，及其作業(yè)的組織等的管理，為煤礦安的全消費提供重要的信息支持與保證4。現(xiàn)代煤礦平安消費管理和信息的實時交互的需求劇烈，煤礦平安消費任務越來越遭到社會各級的關注，煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研討和開發(fā)日益迫切。井下環(huán)境包括溫濕度

26、、瓦斯、一氧化碳等目的的監(jiān)測為提高煤礦井下消費平安性提供有效的保證。瓦斯爆炸在我國煤礦事故中最為常見，百分之八十以上的煤礦事故由瓦斯引起的5。加強對煤礦井下環(huán)境參數(shù)的精確實時監(jiān)測，并對其進展預警具有艱苦意義?，F(xiàn)代煤礦平安消費管理消費過程中進展優(yōu)化決策，提高消費效率，有效預防事故。災禍發(fā)生時，需求及時實施救援任務，地面指揮中心經(jīng)過檢測系統(tǒng)實時準確了解井下環(huán)境以及礦工的位置情況信息，只需確定其準確位置后，才干開展有效的救援任務，將減少經(jīng)濟和人員的損失，實現(xiàn)這些功能，需求物聯(lián)網(wǎng)技術的支持。將物聯(lián)網(wǎng)技術運用到煤礦井下環(huán)境監(jiān)測中，實現(xiàn)煤礦井下環(huán)境的實時、準確和全方位監(jiān)測以及井下任務人員的位置跟蹤等功能，

27、成為當前煤礦企業(yè)迫切需求處理的問題。開發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)不僅日常管理中發(fā)揚重要的作用，在井下事故發(fā)生時亦起到艱苦作用，對煤礦平安消費有重要的現(xiàn)實意義。物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoT)6，即物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，樓房、橋梁、礦井、工廠等地方放置各種傳感器，傳感器之間協(xié)同任務，數(shù)據(jù)傳輸利用有線的或者無線的方式，將實時采集的數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)測端，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能化處置及監(jiān)測端對這些物體的實時有效監(jiān)控、跟蹤、定位和識別等。最終經(jīng)過IoT提高消費效率和資源利用率。物聯(lián)網(wǎng)運用集成度相當高的技術提供智能化的管理，實現(xiàn)事件物物之間的“平安、高效的“管理、控制7，使得實時監(jiān)控數(shù)以萬計

28、的終端成為能夠8，大大推進社會的開展。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的快速開展，為煤礦井下環(huán)境監(jiān)測提供有效的監(jiān)測手段。在煤礦井下開采環(huán)境中，運轉(zhuǎn)物聯(lián)網(wǎng)技術實時監(jiān)測井下環(huán)境目的，準確定位并跟蹤礦工的位置信息，監(jiān)控端實時顯示監(jiān)測到的根底信息，為煤礦井下環(huán)境監(jiān)視、實時掌握礦工的作業(yè)信息提供可靠的數(shù)據(jù)支持。我國煤礦眾多，開采環(huán)境惡劣，迫切需求提高煤礦消費平安性。開發(fā)煤礦物聯(lián)網(wǎng)井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦井下各種環(huán)境參數(shù)監(jiān)測、預警、井下任務人員的定位和跟蹤等功能，利于煤礦企業(yè)平安消費，提高煤礦消費的監(jiān)管力度，提高煤礦發(fā)惹事故后的救援效率，減少煤礦事故帶來的經(jīng)濟損失，對保證煤礦井下任務人員的生命財富平安和煤礦企業(yè)的平安消費

29、具有艱苦意義。1.2 國內(nèi)外研討現(xiàn)狀從20世紀60年代初期開場，國外就曾經(jīng)開場研討煤礦環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測。煤礦平安監(jiān)測技術開展至今，閱歷了4個開展階段9。第一階段采用空分制技術的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，20世紀60年代的中期，英國、日本等國的煤礦中采用這中系統(tǒng)。早期的系統(tǒng)設計功能單一，監(jiān)測參數(shù)少。第二階段采用信道頻分制技術的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，其優(yōu)點是大大減少傳輸信道的電纜芯數(shù)，被廣泛運用。第三階段是在集成電路出現(xiàn)以后，采用時分制為根底的監(jiān)控系統(tǒng)。1976年，英國推出的MINOS 煤礦監(jiān)測系統(tǒng)并進展了勝利的運用，開創(chuàng)了煤礦監(jiān)測技術的開展的新局面。尤其在20世紀70年代，微型計算機的出現(xiàn)，美國、英國等國的煤礦監(jiān)測系

30、統(tǒng)獲得了快速開展。第四階段是在20世紀80年代，以分布式微處置機為根底，利用高新技術(計算機技術、網(wǎng)絡技術等)開發(fā)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，其中以美國MSA 公司的 DAN6400 系統(tǒng)具有代表性10。物聯(lián)網(wǎng)技術的開展和運用備受世界高度關注，2021年初，美國奧巴馬政府將IBM公司提出的“智慧地球概念上升為國家經(jīng)濟振興戰(zhàn)略，同年，由歐盟委員會提出，明確物聯(lián)網(wǎng)的重點領域及研討道路，韓國通訊委員會確定物聯(lián)網(wǎng)技術作為新的經(jīng)濟增長動力11。2021年，的提出，闡明將進一步推進物聯(lián)網(wǎng)技術的向前開展12。世界主要興隆國家包括美國、歐盟、日本等最早在煤礦平安監(jiān)測系統(tǒng)中采用物聯(lián)網(wǎng)技術，近幾十年以來，相繼開發(fā)了多種基于計算

31、機技術、傳感技術、網(wǎng)絡技術的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)。實現(xiàn)了地面監(jiān)控中心對煤礦井下環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效處置和井下任務人員的定位等功能。例如，SCADA(美國)，TF-200(德國)等13。煤礦有線監(jiān)控系統(tǒng)的開展相對較成熟，系統(tǒng)普遍采用工業(yè)總線作為根底，地面監(jiān)控中心與井下監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)過電纜或者光纖銜接，煤礦平安監(jiān)控效果較好。但是，有線監(jiān)控系統(tǒng)存在一定的缺乏，往往不能監(jiān)測井下全部開采區(qū)域，井下環(huán)境參數(shù)將不有效、全面的獲取，給煤礦平安消費帶來了隱患14。采用物聯(lián)網(wǎng)技術的煤礦無線監(jiān)控系統(tǒng)可以彌補有線監(jiān)控系統(tǒng)的缺乏，針對煤礦井下實踐情況，進展有效、靈敏的監(jiān)測。國外許多研討機構(gòu)和學者曾經(jīng)對無線傳感技術在煤礦井下環(huán)境監(jiān)控系

32、統(tǒng)進展大量而深化的研討，獲得了較好的成果15。我國針對煤礦井下環(huán)境監(jiān)測技術的研討起步較晚，與國外的監(jiān)測技術相比，我國的監(jiān)測技術還處在較淺的層次上，不能及時、準確的反響煤礦井下開采區(qū)域的任務情況，對煤礦企業(yè)正常消費的監(jiān)管和科學決策將遭到嚴重影響。20世紀80年代初期，從興隆國家引進了一批包括TF200、DAN6400等平安監(jiān)控系統(tǒng)16。與此同時，結(jié)合我國煤礦消費情況，先后研制了不斷完善的監(jiān)控系統(tǒng)，如KJ2、KJ10、KJ80等,可以檢測井下瓦斯、CO、溫度等環(huán)境參數(shù)17。隨著近幾十年的開展，由于我國煤礦開采技術程度的限制，井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)與國外相比還存在一定的間隔 。物聯(lián)網(wǎng)的開展遭到我國政府的高

33、度注重。2021年8月，溫家寶提出“感知中國戰(zhàn)略。2021年的“兩會兩會任務報告中指出，加大物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)和運用。在隨后的2021、2021延續(xù)兩年的“兩會政府任務報告中都提到物聯(lián)網(wǎng)，可見物聯(lián)網(wǎng)作為新興產(chǎn)業(yè)的開展具有重要的戰(zhàn)略意義18。在煤礦平安消費領域引入物聯(lián)網(wǎng)技術，具有艱苦的現(xiàn)實意義。無線傳感網(wǎng)絡技術具有無線通訊、快速組建等優(yōu)點，在環(huán)境監(jiān)測、定位、軍事等領域運用前景寬廣19。正逐漸被運用到煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中，但是現(xiàn)有的系統(tǒng)沒有很好的協(xié)合任務，還存在缺乏，例如，根據(jù)煤礦井下環(huán)境監(jiān)測的大量數(shù)據(jù)，不能給出井下任務區(qū)域的平安級別；井下任務員工的全方位實時準確定位跟蹤等。目前，我國煤礦井下任務人員

34、的定位識別主要經(jīng)過無線射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)技術來實現(xiàn)。RFID利用射頻信號和空間耦合傳輸特性來實現(xiàn)自動識別的20。2006年第一季度，獲得了煤炭行業(yè)的MA認證的基于RFID技術的井下人員定位系統(tǒng)，由國家煤礦檢測局和維深電氣有限責任公司結(jié)合設計。同年第二季度，備受矚目的的發(fā)布，為煤礦開采的智能化、信息化提供了有效支撐21?；赗FID技術的井下人員定位系統(tǒng)很好的滿足實時定位需求，但是還存在精度不高等問題，要實現(xiàn)高準確度的定位是未來開展的趨勢。1.3 論文研討的主要內(nèi)容及組織構(gòu)造根據(jù)現(xiàn)有煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的缺乏，結(jié)合煤礦井下開采的環(huán)

35、境特點，本文研討并實現(xiàn)了基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)?；谖锫?lián)網(wǎng)的煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，以無線傳感器網(wǎng)絡為支撐，將監(jiān)測到的多種井下環(huán)境形狀參數(shù)、任務人員位置等信息，會聚后實時傳送到地面監(jiān)控中心，進展分析處置，采用數(shù)據(jù)發(fā)掘技術，發(fā)掘出有用信息，為用戶和煤礦企業(yè)管理者提供決策支持。系統(tǒng)完成了煤礦平安監(jiān)測系統(tǒng)功能模塊的設計開發(fā)，實現(xiàn)了煤礦井下環(huán)境檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實時采集、處置與傳輸、人員定位、環(huán)境監(jiān)測與預警、信息共享等功能，提高煤礦消費的平安性。論文主要從以下幾個方面進展研討：(1) 煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的相關技術研討本文詳細論述了物聯(lián)網(wǎng)的概念、關鍵技術和體系構(gòu)造及其運用，研討當前井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

36、的開發(fā)現(xiàn)狀，為基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦環(huán)境井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的模塊設計和開發(fā)提供了實際支持。(2) 數(shù)據(jù)發(fā)掘技術在煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的運用文中提出運用數(shù)據(jù)發(fā)掘技術進展煤礦井下環(huán)境監(jiān)測區(qū)域的危險等級劃分，首先利用模糊聚類方法，劃分不同的區(qū)域，然后利用模糊評判方法，評價監(jiān)測區(qū)域的危險等級。(3) 煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的體系構(gòu)造設計與關鍵模塊設計實現(xiàn)根據(jù)模塊化設計思想，對煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)進展了總體構(gòu)造分析和功能模塊設計實現(xiàn)，利用視頻監(jiān)控、GIS、SMS等技術，開發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)多角度、可視化、實時環(huán)境監(jiān)控。本論文共分為六章，詳細安排如下：第一章 緒論 論述了課題的背景和意義，闡

37、明了研討的重要性。分析了國內(nèi)外基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研討現(xiàn)狀，給出了本文研討的主要內(nèi)容和組織構(gòu)造。第二章 煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的相關技術 論述了物聯(lián)網(wǎng)的概念、根本構(gòu)成、任務原理和關鍵技術。第三章 數(shù)據(jù)發(fā)掘在煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的運用 引見了數(shù)據(jù)發(fā)掘技術的根本概念、過程，數(shù)據(jù)發(fā)掘的運用。利用模糊聚類方法，將煤礦井下監(jiān)測空間劃分不同的區(qū)域，然后利用模糊評判方法，評價監(jiān)測區(qū)域的危險等級。第四章 煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的體系構(gòu)造與關鍵模塊 主要對基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的體系構(gòu)造進展分析，接著給出了該系統(tǒng)的主要功能模塊及其關系，最后論述了系統(tǒng)關鍵模塊的功能與實現(xiàn)。第五章 煤礦井下環(huán)

38、境監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 給出了井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的需求分析和設計目的，在此根底上給出系統(tǒng)總體框架，然后對系統(tǒng)進展設計，最后實現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。第二章 煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的相關技術煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是在物聯(lián)網(wǎng)的三層技術架構(gòu)下設計并實現(xiàn)的，監(jiān)測采用物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術，物聯(lián)網(wǎng)的三層技術架構(gòu)分為感知層、網(wǎng)絡層和運用層。本章重點論述物聯(lián)網(wǎng)的概念、體系構(gòu)造和關鍵技術等。2.1 物聯(lián)網(wǎng)概念物聯(lián)網(wǎng)技術代表著信息技術開展的方向，是基于互聯(lián)網(wǎng)高速開展起來的，被稱為互聯(lián)網(wǎng)技術革命史上的第三次革命，為促進互聯(lián)網(wǎng)的開展和社會的向前開展起到宏大的推進作用，引起世界的廣泛關注，物聯(lián)網(wǎng)銜接世界上成萬上億的物體

39、22。物體之間可以進展相互“交流，不用遭到人為的操控23。本質(zhì)就是物聯(lián)網(wǎng)采用了RFID、無線通訊技術等科學技術，完成事物間的通訊、識別，但是物聯(lián)網(wǎng)的概念還沒有得到世界各界的一致。20世紀90年代，出現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，IoT)的根本思想，最初的概念是由Kevin Ashton24于1999年提出的網(wǎng)絡RFID系統(tǒng)，互聯(lián)網(wǎng)與信息傳感器相連，實現(xiàn)物品的智能化識別。物聯(lián)網(wǎng)的概念隨這信息技術的廣泛的運用，也隨著進一步開展。歐盟的25報告提出：物聯(lián)網(wǎng)是一種網(wǎng)絡，由具有運轉(zhuǎn)在智能空間的虛擬個性、標識的物體或者對象組成，經(jīng)過智慧的接口與環(huán)境、用戶的上下文進展通訊。SRA26報告

40、以為：物聯(lián)網(wǎng)以規(guī)范通訊協(xié)議為根底，是一種全球性動態(tài)網(wǎng)絡，可以恣意自我配置，銜接的對象具有獨一特征編碼，經(jīng)過智能界面無縫銜接，實現(xiàn)一切事物的互聯(lián)與通訊和資源的共享。27由工信部電信研討院發(fā)布，白皮書指出：物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡的拓展和延伸，采用傳感技術、無線通訊技術，對實現(xiàn)世界進展感知識別，并將感知信息進展傳輸與處置，最終實現(xiàn)物物間(包括物與物、人與物)的信息共享與交換，為現(xiàn)世界的科學管理與決策提供支持。信息社會世界峰會(WSIS)上，ITU28指出：物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過攝像頭、激光掃描器、RFID、GPRS等設備，遵照規(guī)定的協(xié)議，銜接互聯(lián)網(wǎng)與一切事物，事物之間相互通訊，實現(xiàn)智能化管理、跟蹤、監(jiān)控的一種網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)

41、的特征有以下幾個方面，對物體的感知，感知信息的處置，信息的傳輸，為互聯(lián)網(wǎng)添加對外界的感知功能、信息處置功能和物體間交互功能。物聯(lián)網(wǎng)用途非常廣泛，運用前景寬廣，將會給實現(xiàn)世界帶來了宏大的便利29。2.2 物聯(lián)網(wǎng)體系構(gòu)造根據(jù)功能劃分，構(gòu)造復雜的物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡層、運用層30，如圖 2-1 所示。圖2-1 物聯(lián)網(wǎng)體系構(gòu)造感知層作為物聯(lián)網(wǎng)的中心技術，感知層類似物聯(lián)網(wǎng)的眼睛、手和皮膚，識別物體，獲取包括環(huán)境形狀、物體屬性等信息，是聯(lián)絡信息世界和物理世界的紐帶31。感知層的組成包括各種硬件：RFID、GPS、條碼掃描器等各種傳感器。感知層的關鍵技術有無線通訊技術、RFID技術等。網(wǎng)絡層物聯(lián)網(wǎng)

42、的網(wǎng)絡層類似生物體的中樞神經(jīng)，進展音訊的控制與傳輸，擔任接受感知層的信息，進展相應的處置，并及時傳送到運用層。網(wǎng)絡層以互聯(lián)網(wǎng)為根底，包括運用效力器和數(shù)據(jù)庫等。網(wǎng)絡層的關鍵技術有網(wǎng)絡傳送和交融技術、IP承載技術等。運用層物聯(lián)網(wǎng)的運用層與目的需求結(jié)合，擔任數(shù)據(jù)的顯示、轉(zhuǎn)換等，是物聯(lián)網(wǎng)中的“實現(xiàn)者，滿足行業(yè)的各種需求。運用層分為兩個子層，分別是：運用效力子層和支撐平臺32。前者是在后者的根底上，實現(xiàn)行業(yè)的詳細運用，包括運輸車輛、電力、環(huán)境監(jiān)測等。后者提供包括數(shù)據(jù)處置在內(nèi)的根底效力和各種接口效力，為資源的合理調(diào)度提供便利，實如今不同領域的運用。數(shù)據(jù)存儲、發(fā)掘時物聯(lián)網(wǎng)運用層的關鍵技術。2.3 物聯(lián)網(wǎng)設計

43、原那么物聯(lián)網(wǎng)的設計與創(chuàng)建需求遵照特定的原那么，主要包括以下幾點33：多樣性、互聯(lián)性、時空性、鞏固性和平安性。其中，多樣性原那么指物聯(lián)網(wǎng)傳感節(jié)點類型不同，物聯(lián)網(wǎng)體系構(gòu)造也不同；互聯(lián)性原那么指物聯(lián)網(wǎng)體系中各個目的對象可以到達無縫銜接；時空性原那么指物聯(lián)網(wǎng)體系構(gòu)造的設計需求滿足對時間、空間的需求；鞏固性原那么指體系構(gòu)造的穩(wěn)定性；平安性原那么指體系構(gòu)造能正常運轉(zhuǎn)，可抵御各種攻擊。按照設計原那么，物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)建需閱歷以下步驟：識別物體，創(chuàng)建被識別物體聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，運用平臺的搭建及運用效力系統(tǒng)的實現(xiàn)。STEP1物體識別在一定環(huán)境下，運用RFID技術標識特定物體34。在被識別物體上貼上條形碼或者射頻標簽，被識別物

44、體就成為一個傳感節(jié)點。STEP2創(chuàng)建被識別物體連網(wǎng)系統(tǒng)在STEP1的根底上，網(wǎng)絡節(jié)點(包括有源和無源的節(jié)點)就可以被創(chuàng)建和提取。再設計節(jié)點間的通訊機制、目的檢測機制等，實現(xiàn)信息的實時傳送。STEP3 運用平臺的搭建為實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的運用架構(gòu)，需求在搭建節(jié)點的網(wǎng)絡系統(tǒng)后，設計并完善節(jié)點的賬戶管理、信息搜集與傳輸、設備控制等功能。網(wǎng)絡系統(tǒng)搭建中，按照運用程序運用的接口規(guī)那么進展。假設在設計和搭建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，不涉及曾經(jīng)存在的物聯(lián)網(wǎng)運用領域，可以將接口規(guī)那么變成一種規(guī)范。STEP4 效力運用系統(tǒng)的實現(xiàn)效力運用系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)是在建立物聯(lián)網(wǎng)運用框架后進展，系統(tǒng)包括兩個部分：特定運用和根本運用部分，如圖2-

45、2所示。圖中的六項運用均與中間件有關。圖 2-2 物聯(lián)網(wǎng)運用系統(tǒng)邏輯構(gòu)造2.3 物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術物聯(lián)網(wǎng)涉及到對現(xiàn)實世界物體的感知，信息的獲取、處置和顯示，物聯(lián)網(wǎng)是一門綜合性很強的學科，技術領域包括計算機、傳感器、網(wǎng)絡與通訊等。關鍵技術非常多，國際電信聯(lián)盟物聯(lián)網(wǎng)報告中，物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術概括起來主要包括以下幾個方面：RFID，傳感器技術，智能技術和嵌入式技術35。RFID 技術射頻識別即RFIDRadio Frequency IDentification技術，是自動識別技術的一種，又稱電子標簽、無線射頻識別。經(jīng)過射頻信號及其空間耦合和傳輸特性進展的非接觸雙向通訊，實現(xiàn)物體的自動識別，進展相關數(shù)據(jù)的

46、讀寫36。常用的技術有高頻、低頻、超高頻等。RFID系統(tǒng)有兩部分組成，分別是閱讀器(reader)和標簽(tag)。Tag是用來存儲物體對象的相關信息，其被安裝在物體上，tag與物體對象是對應的關系。Reader由天線、耦合元件、芯片等組成，經(jīng)過電磁場來讀取存儲在tag中的信息的設備。RFID具有非接觸識別、數(shù)據(jù)讀取快、平安性高等特點。RFID讀寫器也分挪動式的和固定式，RFID技術運用非常廣泛，如門禁系統(tǒng)、交通監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測等。傳感技術所謂傳感技術就是結(jié)合多跳自組織傳感器網(wǎng)絡，各個傳感器間相互協(xié)作感知，采集網(wǎng)絡中物體的信息 37。對現(xiàn)實世界的感知是經(jīng)過傳感器搜集物體的物理、化學、生物量的轉(zhuǎn)換

47、來實現(xiàn)的。傳感節(jié)點作為傳感網(wǎng)的四個根本對象實體之一，其它三個分別為：目的、感知物體和會聚節(jié)點，是傳感網(wǎng)的根底組成部分，具有傳輸、會聚、處置信息的才干。無線傳感網(wǎng)絡就是有分布密集的傳感節(jié)點組成，以無線通訊的方式構(gòu)成的多跳自組織網(wǎng)絡。具有兩大特征：第一傳感節(jié)點規(guī)劃具有隨機性；第二，節(jié)點之間具有良好的協(xié)作特征38。無線傳感網(wǎng)絡的目的是自動感知物體、處置信息，并將采集的信息實時發(fā)送給用戶/數(shù)據(jù)管理中心39。其整體架構(gòu)構(gòu)造圖如2-3所示。圖2-3 無線傳感節(jié)點構(gòu)造無線傳感網(wǎng)絡具有部署方便、無線、獨立任務、容錯性高、擴展性好、覆蓋區(qū)域廣等優(yōu)點，可以實現(xiàn)多個目的區(qū)域物體的實時、結(jié)合監(jiān)測，將數(shù)據(jù)信息傳送到外部

48、網(wǎng)絡，提供應需求用戶。網(wǎng)絡通訊技術信息可靠、平安的傳輸由網(wǎng)絡通訊技術來實現(xiàn)，并經(jīng)過網(wǎng)絡通訊技術進展信息與控制信息的雙向傳送。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡有互聯(lián)網(wǎng)、通訊網(wǎng)和廣電網(wǎng)，按照傳輸介質(zhì)分為無線、有線技術。前者較常用的有CDMA、ZigBee、GPRS等，本節(jié)將概述ZigBee的體系構(gòu)造。ZigBee技術由ZigBee聯(lián)盟(美國摩托羅拉公司、英國Invensys公司、日本三菱電氣公司等)于2002年共同研討開發(fā)出來的，具有開發(fā)簡便、本錢低、功耗低等特點的短間隔 通訊技術。該技術體系構(gòu)造是分層進展量化的，主要有四層構(gòu)造，分別是：運用層、網(wǎng)絡層、媒體控制層和物理層40，每一層完成義務需上層提供效力。如圖2-4

49、所示。圖2-4ZigBee 協(xié)議體系機構(gòu)ZigBee協(xié)議規(guī)定的節(jié)點有終端設備、路由器和協(xié)調(diào)器等三種類型。第一種類型選用精簡功能設備(Reduced Function Device,RFD)，而后兩種類型選用全功能設備(Full Function Device, FFD)。其中FFD存儲空間大、資源豐富，RFD相對資源少、存儲空間小。ZigBee 按照一定拓撲構(gòu)造進展通訊，目前有三種拓撲類型，分別是：星狀、樹狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡41，如圖2-5所示。圖2-5ZigBee三種網(wǎng)絡拓撲構(gòu)造星狀網(wǎng)絡拓撲構(gòu)造中的其他設備均與協(xié)調(diào)器交互，其構(gòu)造簡單，沒有路由實現(xiàn)的作用，通常適用于區(qū)域范圍較小的場景；作為星狀網(wǎng)絡的

50、延伸的樹狀網(wǎng)絡，網(wǎng)絡中節(jié)點分工明晰，規(guī)模大，是一種廣義的星形拓撲，適用于中性網(wǎng)絡；網(wǎng)狀網(wǎng)絡的中心是協(xié)調(diào)器，拓撲構(gòu)造復雜，每個設備都具有路由功能，具有抗干擾、自愈才干強等特點。智能技術物聯(lián)網(wǎng)中的對象越多，獲取信息就越多，存儲的數(shù)據(jù)信息量就越大。如何處置這些數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進展加工，發(fā)掘有用的信息，進展人工操作時不現(xiàn)實的，需求經(jīng)過智能化平臺進展分析處置，綜合運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)庫技術、數(shù)據(jù)發(fā)掘技術、云計算技術等智能技術，對采集的數(shù)據(jù)進展處置，提取有價值的決策信息，實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)中對象的實時智能管理。2.4 本章小結(jié)本章主要論述了物聯(lián)網(wǎng)的概念、體系構(gòu)造、設計原那么和關鍵技術，在關鍵技術中，重點引見了無線傳感網(wǎng)絡技術和

51、ZigBee技術。第三章數(shù)據(jù)發(fā)掘在煤礦井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的運用煤礦井下環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)呈海量級添加，對數(shù)據(jù)的處置與分析，傳統(tǒng)方法效率低，也不能滿足需求。文章提出用數(shù)據(jù)發(fā)掘技術進展煤礦井下環(huán)境監(jiān)測區(qū)域的危險等級的劃分，首先利用模糊聚類方法，劃分不同的區(qū)域，然后利用模糊評判方法，評價監(jiān)測區(qū)域的危險等級。3.1 數(shù)據(jù)發(fā)掘技術概述隨著計算機網(wǎng)絡技術的開展，數(shù)據(jù)采集和存儲技術的快速提高，導致數(shù)據(jù)信息迅速膨脹，面對的不僅僅是局限在于一個區(qū)域、行業(yè)、或部門的數(shù)據(jù)，而是數(shù)據(jù)海洋。海量數(shù)據(jù)中，有價值信息的提取，將對企業(yè)的開展至關重要。如何從這些海量信息中提取有用的有價值的信息，“數(shù)據(jù)豐富data rich而“知識貧

52、乏knowledge poor42這一問題不斷以來困擾著許多大型企業(yè)和公司。人們對這一問題研討的深化，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)發(fā)掘技術這一學科。數(shù)據(jù)發(fā)掘是一門涉及數(shù)據(jù)庫技術、人工智能、統(tǒng)計學等多學科的技術，開展過程43如表 3.1 所示：表2-1 數(shù)據(jù)發(fā)掘開展過程時間進化階段特點主要消費廠家20世紀60年代數(shù)據(jù)搜索靜態(tài)歷史數(shù)據(jù)IBM、CDC20世紀80年代數(shù)據(jù)訪問動態(tài)訪問歷史數(shù)據(jù)IBM、Microsoft20世紀90年代數(shù)據(jù)倉庫各層次提供回溯的動態(tài)歷史數(shù)據(jù)Arbor、Microstrategy現(xiàn)階段數(shù)據(jù)發(fā)掘提供預測信息IBM、Pilot等3.1.1 數(shù)據(jù)發(fā)掘的定義數(shù)據(jù)發(fā)掘Data Mining ,DM，就

53、是從數(shù)據(jù)中搜索數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)和發(fā)掘知識。它和數(shù)據(jù)庫知識發(fā)現(xiàn)Knowledge Discovery in Databases ,KDD親密相關，是KDD的有效手段和過程之一，KDD的過程如圖3.1所示。隨著研討的不斷深化，數(shù)據(jù)發(fā)掘的定義從20世紀80年代以來，不斷在完善?，F(xiàn)階段，全世界公認的數(shù)據(jù)發(fā)掘的定義是由Fayyad等44提出的。數(shù)據(jù)發(fā)掘是從現(xiàn)有的巨量數(shù)據(jù)中提取有價值的、隱含的知識，并對這些知識進展科學的分析、歸納和推理，提出一種新的方式，以便對未知進展決策和預測。從機器學習的過程來看，DM是從現(xiàn)有大量數(shù)據(jù)中發(fā)掘隱含的有用信息；從數(shù)據(jù)庫的角度來看，數(shù)據(jù)發(fā)掘就是從數(shù)據(jù)庫出發(fā)，根據(jù)現(xiàn)有存儲的海量信息

54、進展發(fā)現(xiàn)有用知識的過程。比較通用的DM的了解是，從現(xiàn)有的大量數(shù)據(jù)中，同時這些數(shù)據(jù)具有量大、模糊、隨機、不完全等特征，發(fā)掘出隱藏其中的、未知的有價值知識，并提供應用戶或數(shù)據(jù)運用者的過程。3.1.2 數(shù)據(jù)發(fā)掘的功能數(shù)據(jù)發(fā)掘的義務是從數(shù)據(jù)庫中自動發(fā)現(xiàn)方式，對未來的趨勢和行為進展預測，給用戶或者數(shù)據(jù)擁有者提供決策支持。在實踐運用中，數(shù)據(jù)發(fā)掘具有分類、關聯(lián)分析、自動預測行為、聚類、概念描畫、偏向檢測等功能45。(1)分類分類是找出一個類別的概念描畫，具有一樣的對象屬性和特征，在數(shù)據(jù)發(fā)掘中運用最多，是對該類的內(nèi)涵描畫。分類的方法有一下幾種：神經(jīng)網(wǎng)絡、決策樹方、貝葉斯方等。首先根據(jù)訓練數(shù)據(jù)集，建立組類的數(shù)據(jù)

55、的模型，然后用模型對未知對象類進展劃分。(2)關聯(lián)分析關聯(lián)分析就是分析至少兩個變量，從中發(fā)現(xiàn)能夠出現(xiàn)的規(guī)律，是發(fā)現(xiàn)知識的一類重要方法。數(shù)據(jù)關聯(lián)即從數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)隱含的知識，主要包括：簡單關聯(lián)、時序關聯(lián)和因果關聯(lián)。關聯(lián)規(guī)那么A=B就是滿足A中條件的數(shù)據(jù)多半也同時滿足B中條件。(3)自動預測行為數(shù)據(jù)發(fā)掘能從海量數(shù)據(jù)中提取具有潛在價值的知識和信息，給用戶或企業(yè)管理者的科學決策提供重要的數(shù)據(jù)支持，傳統(tǒng)的分析都是在表層的，無法進展深化的發(fā)掘分析。其中市場的預測就運用數(shù)據(jù)發(fā)掘技術，進展海量市場相關數(shù)據(jù)自動搜索，提取信息，進展分析歸納，為用戶的最后決策提供有價值的信息。 (4)聚類概念聚類技術46最早在20世

56、紀80年代初由Mchalski提出，該技術同時思索劃分出的內(nèi)涵描畫的類和對象間的間隔 ，突破了傳統(tǒng)聚類技術的局限。聚類就是將數(shù)據(jù)分成多個簇或者類，同一簇中對象類似度高，不同簇中對象差別大；是概念描畫和偏向分析的先決條件。聚類的方法包括：神經(jīng)網(wǎng)絡法、機器學習法等等。經(jīng)過聚類提高對現(xiàn)實世界的認識，聚類分析運用廣泛，有圖像處置、環(huán)境分析等。(5) 概念描畫和偏向檢測概念描畫就是對對象的屬性特征進展概括，有特征性和區(qū)別性描畫。前者描畫的是一樣特征，關注的是對象中的共性；后者描畫的是對象間的區(qū)別。偏向檢測就是一種對數(shù)據(jù)庫中的存在的不符合數(shù)據(jù)普通特性的異常數(shù)據(jù)進展檢測技術。常用的方法是在參照值和檢測結(jié)果間

57、找差別數(shù)據(jù)，需求處置模型預測值和檢測值的偏向、數(shù)據(jù)變異、和檢測異常等隱含的信息。3.1.3 數(shù)據(jù)發(fā)掘的過程數(shù)據(jù)發(fā)掘是一個發(fā)掘潛在有用知識的過程，發(fā)掘出到達預期目的的過程是非常復雜的，不僅僅是對信息的簡單過濾或承繼，具有各自實現(xiàn)的步驟，進展數(shù)據(jù)的刪選、歸納和分析等一系列操作，與現(xiàn)實中某一詳細問題有著親密的聯(lián)絡。從技術的角度來看，數(shù)據(jù)發(fā)掘過程主要有以下幾個階段，分別是：確定對象、數(shù)據(jù)預備、數(shù)據(jù)倉庫、建立模型、發(fā)掘數(shù)據(jù)、及評價等。過程描畫如下圖 47。 圖2-6 數(shù)據(jù)發(fā)掘過程圖3-6表示了如何從最初的原始根底數(shù)據(jù)獲取知識的過程，閱歷的主要步驟如下：了解數(shù)據(jù)、預備數(shù)據(jù)、建立、評價數(shù)據(jù)發(fā)掘模型和獲取結(jié)果

58、。1了解數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)掘最終是要獲取知識，給用戶提供決策支持。只需在發(fā)掘開場前，對所要發(fā)掘的對象、對象所在環(huán)境、用戶需求等做出明確的認識，對要進展發(fā)掘的數(shù)據(jù)進展詳細正確的了解，才可以運用數(shù)據(jù)發(fā)掘技術發(fā)掘數(shù)據(jù)。2預備數(shù)據(jù)預備數(shù)據(jù)階段進展數(shù)據(jù)的梳理任務，主要包括數(shù)據(jù)的整理，分類，并將梳理好的數(shù)據(jù)按照一定的格式存儲，為后階段進展發(fā)掘做好預備。3建立、評價數(shù)據(jù)發(fā)掘模型針對預備數(shù)據(jù)階段存儲的數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)發(fā)掘模型，需求滿足現(xiàn)實需求。接著對多建立的模型進展評價，選擇數(shù)據(jù)發(fā)掘技術，采用發(fā)現(xiàn)的方式對所建立的模型進展評價，評價過程可以運用之前的數(shù)據(jù)，也可運用新數(shù)據(jù)。根據(jù)評價結(jié)果對模型進展完善，最終找出一個最適宜的模

59、型。4獲取結(jié)果發(fā)掘結(jié)果的解釋任務是數(shù)據(jù)發(fā)掘的最后階段，結(jié)果為用戶或者數(shù)據(jù)擁有者提供決策支持。3.1.4 數(shù)據(jù)發(fā)掘的主要方法常見的數(shù)據(jù)發(fā)掘的主要方法有48：關聯(lián)規(guī)那么發(fā)掘法、聚類分析方法、神經(jīng)網(wǎng)絡、概念描畫法等。在進展發(fā)掘的過程中，往往將幾種發(fā)發(fā)結(jié)合在一同運用，而不是采用一種。1關聯(lián)規(guī)那么發(fā)掘算法關聯(lián)規(guī)那么描畫的是對象間具有的關系的規(guī)律性，Apriori算法是關聯(lián)規(guī)那么發(fā)掘算法中有效的一種，是一種發(fā)掘關聯(lián)規(guī)那么的頻繁項集算法，經(jīng)過分析和發(fā)掘數(shù)據(jù)的關聯(lián)性，發(fā)掘出信息在決策過程中具有重要價值。例如，確信度為85%的關聯(lián)規(guī)那么page22頁面page63頁面，闡明85%的用戶在訪問了page22頁面的

60、同時也訪問了page63頁面。2聚類分析方法聚類分析方法是對數(shù)據(jù)對象的屬性特征進展劃分，通常利用類似度函數(shù)進展劃分對象間的類似性和差別性。每個類可以表示成一個簇，簇內(nèi)對象都具有一樣的屬性特征，而不同簇中的對象差別很大。3神經(jīng)網(wǎng)絡神經(jīng)網(wǎng)絡Artificial Neural Network，ANN,主要針對大量關系復雜的數(shù)據(jù)，經(jīng)過調(diào)整大量節(jié)點間的相互關系，進展信息處置，是一種模擬人的神經(jīng)元功能，進展分布式并行信息處置的算法數(shù)學模型。ANN建立在人腦對客觀世界認知的根底上，依托系統(tǒng)的復雜程度，進展信息的提取。4概念描畫法概念描畫(Concept Description，CD)，作為數(shù)據(jù)發(fā)掘的最根本描