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申请/专利权人：兖矿能源集团股份有限公司

摘要：本发明涉及煤矿矿井通信技术领域，具体涉及一种基于矿井音频通信控制方法及系统，包括以下步骤：实施岩层电导率实时监测，采用传感器网络分布于煤矿井关键区域，持续监测岩层电导率变化；配置煤层瓦斯监测设备，实时探测各作业区域的瓦斯浓度；在中心处理单元中，根据接收到的岩层电导率和瓦斯浓度分布数据，运用机器学习算法分析当前井下环境的电磁波传播条件，预测通信链路的质量和稳定性；根据电磁波传播条件和通信链路质量评估，动态调整传输路径；实施环境自适应信号编码技术。本发明，增强了无线电磁波通信的自适应能力，也最大化了通信的效率和可靠性。

主权项：1.一种基于矿井音频通信控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：实施岩层电导率实时监测，采用传感器网络分布于煤矿井关键区域，持续监测岩层电导率变化，并将岩层电导率数据实时传输至中心处理单元；S2：配置煤层瓦斯监测设备，实时探测各作业区域的瓦斯浓度，将瓦斯浓度分布数据传送至中心处理单元；S3：在中心处理单元中，根据接收到的岩层电导率和瓦斯浓度分布数据，运用机器学习算法分析当前井下环境的电磁波传播条件，预测通信链路的质量和稳定性；S4：实现动态路由协议，根据电磁波传播条件和通信链路质量评估，动态调整传输路径，避开受干扰和衰减严重的区域，部署可移动的无线中继节点，无线中继节点根据动态调整的传输路径自动调整物理位置和配置，以构建最优通信链路；S5：实施环境自适应信号编码技术，根据最优通信链路中的岩层电导率和瓦斯浓度分布的实时监测数据动态调整编码方案，采用优化模型自动优化电磁波的冗余度和错误更正能力，以适应当前的传输条件，所述S3中的机器学习算法基于改进长短期记忆网络LSTM模型，中心处理单元首先对接收到的岩层电导率和瓦斯浓度数据进行预处理，采用LSTM模型来分析岩层电导率和瓦斯浓度对电磁波传播的影响，处理时间序列数据，识别数据中的模式和趋势，并预测电磁波在不同井下环境条件下的传播性能；对通信链路进行模拟和分析，预测在当前矿井条件的链路质量和稳定性，这包括信号强度、信噪比、数据传输速率和中断情况，所述S4具体包括：接收LSTM模型输出：中心处理单元定期接收由改进的LSTM模型生成的预测数据，包括针对各个监测点的电磁波传播条件预测；计算最优路径：使用动态路由算法，结合LSTM模型的预测结果，计算出避开干扰和衰减区域的最优通信路径；动态调整传输路径：根据计算出的最优路径，动态更新路由表，调整数据的传输路径，确保电磁波通过最佳的路径发送；部署和调整无线中继节点：根据动态调整的传输路径，指导无线中继节点的部署和位置调整，无线中继节点配备自动定位和移动功能，根据中心处理单元的指令调整物理位置和配置，以支持新的最优通信链路，所述动态路由算法使用基于图的Dijkstra算法，具体包括：矿井传播网络建模：将矿井内的电磁波传播建模为加权图，其中V是图中的节点集合，代表无线中继节点，E是边集合，代表通信链路，每条边都有一个权重，代表节点到节点的通信成本或质量，该权重反映信号的干扰水平、衰减程度因素，Dijkstra算法的计算步骤如下：初始化：为图中的每个节点分配一个距离值，对于起点；对于所有其他节点,，创建一个空集合S存放已经找到最短路径的节点；更新距离：对于节点每个邻接节点n，如果n不在S中，则更新为；确定最短路径：从未处理的节点集合中选择距离最小的节点，加入到集合S，更新节点的邻接节点的距离值；重复更新距离、确定最短路径，直到所有的节点都在S中，即找到了从起点到所有其他节点的最短路径。

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