一种井下接入点优化控制方法和系统与流程

本发明属于井下无线接入，尤其涉及一种井下接入点优化控制方法和系统。

背景技术：

1、我国各种地下资源十分丰富，但同时消耗也比较大，随着社会经济的快速发展和人们生活水平的不断提升，各行各业对不同地下资源的需求量也在持续增加，在实际开采过程中井下作业次数也有所增加，井下开采具有地形复杂、深度未知以及空气稀薄等特点，在实际开采过程中很容易遇到各种各样意想不到的困难，严重威胁着施工人员的生命安全。井下无线通信技术就成了必然的发展趋势。目前煤矿使用的无线通信系统的硬件设置发展是艰难且相对充分的；无线ap即无线接入点，它用于无线网络的无线交换机，也是无线网络的 核心，无线ap是移动计算机用户进入有线网络的接入点，主要用于宽带家庭、 大楼内部以及园区内部，可以覆盖几十米至上百米，无线ap(又称会话点或 存取桥接器)是一个包含很广的名称，它不仅包含单纯性无线接入点，同样也是无线路由器(含无线网关、无线网桥)等类设备的统称。

2、但是无线接入终端在长时间工作后，常常会发生各种问题，使收发信号的灵敏度下降甚至失效；井下通信与地上通信相比有很大不同，一方面是由于井下的特殊条件决定的。井下环境的特点如下：(1)井下的环境非常复杂、恶劣，坑道纵横交错，覆盖范围大。在这种环境下，井下的通信受到矿井巷道结构和地质结构的强烈影响；(2)而井下开采，由于其生产系统复杂，环节众多，地质条件频繁变化的采掘工作面的推进及随时移动，给井下生产带来了很多未知隐患。(3)井下坑道没有光线，且空气中瓦斯和粉尘含量很高，容易发生爆炸。(4)空气湿度较大，使得设备表面易受腐蚀，以及一旦事故发生时，会造成大量渗水。井下巷道规范化不够，人员繁杂，机械程度偏低等诸多因素，对井下通信的灵活性、自愈性要求更高。另外一方面和无线接入终端的设置和优化控制方式相关；无线接入终端的负载不均衡，一部分无线接入终端始终处于频繁工作中，使得使用寿命大大降低，而另一部分无线接入终端使用效率低，造成了很大的浪费；此外，受到通信距离通信环境的影响，部分智能终端和无线接入终端的之间的距离远且所处环境差，造成接入通信质量大打折扣；

3、可见，无线接入点的位置设置对于实现高质量的无线接入和负载均衡工作效率至关重要。然而，如何优化设置无线接入点，避免大量冗余，并便于现场施工选择，仍是井下接入点优化控制领域的热点问题。基于上述问题，本发明能够优化控制无线接入点的设置位置，使得每个智能终端均能够高质量的进行无线接入，无线接入点的负载均衡工作效率稳定，设置方式存在大量冗余和选择空间，便于进行现场施工选择和设置。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种井下接入点优化控制方法和系统，所述方法包含：

2、步骤s1：获取所有智能终端的位置信息，构建智能终端集合；，其中：智能终端集合中的元素是智能终端k的位置信息,，是的位置坐标；k是智能终端的总数,；

3、步骤s2：对智能终端集合p中的元素进行基于位置信息的聚类分析以形成nl个聚类cl={}；获取每个聚类的聚类中心以构成初始集合；其中：；

4、步骤s3：对初始集合进行内源插值和/或外源插值以更新初始集合；判断更新截止条件是否满足，如果是，则停止更新；否则，重复执行步骤s3； 所述内源插值为基于初始集合内的元素进行插值；外源插值为基于初始集合内的元素和位于初始集合外且位于智能终端集合p内的元素进行插值；将插值形成的插值元素放入初始集合中以更新初始集合；

5、步骤s4：从初始集合中选择m个元素以构建一个或者多个设置集合，使得设置集合满足设置完整性条件；其中：m<=；所述设置完整性条件为设置集合中所有元素的从智能终端集合的并集等于智能终端集合；对得到的一个或者多个设置集合进行结构去重复；设置集合中元素对应的位置信息是无线接入终端的设置位置；

6、其中：元素的从智能终端集合是指当在元素所在位置处设置无线接入终端时，虚拟通信距离小于等于无线接入终端的有效通信覆盖距离的智能终端所构成的集合；虚拟通信距离是反映对两个元素之间基于位置信息计算出的测算距离进行通信衰减后得到的距离值；

7、所述对得到的一个或者多个设置集合进行结构去重复；具体为：对于任意两个设置集合，若两者元素数量相等，则计算所述任意两个设置集合m1和m2之间的结构关系值，若结构关系值，则认为两者结构相似，删除其中一者；

8、所述计算所述任意两个设置集合m1和m2之间的结构关系值，具体为：先对m1和m2中的元素进行两两组合，以得到m个二元组；组合的方式为从m1和m2中各选择一个元素以构成二元组，使得对于每个二元组，均满足如下条件（8）（9）；基于所述m个二元组和公式（10）（11）计算结构关系值；其中：是预设值；为求取从智能终端集合；为求取两个元素之间的虚拟通信距离；是设置集合中的元素编号；,;为求取集合中的元素数量；是中间变量；

9、（8）；

10、（9）；

11、 （10）；

12、 （11）；

13、步骤s5：基于接入均衡性对设置集合进行排序，基于排序结果选择设置难度低的设置集合进行井下接入终端的设置；具体为：基于接入数量均衡性和接入距离均衡性对设置集合进行排序，使得均衡性高者排序在前而低者排序在后；按照从前到后的顺序选取一个设置集合，针对所述所选取的设置集合，确定其设置难度，若其设置难度在可接受范围内，则基于所述设置集合进行井下无线接入终端的设置。

14、进一步的，所述更新截止条件为内源插值和/或外源插值的元素数量达到插值数量阈值。

15、进一步的，nl和nh是预设值。

16、进一步的，。

17、进一步的，根据设置集合中各个元素的位置信息对应的实际设置环境确定设置难度是否在可接受范围内。

18、进一步的，所述井下无线接入终端是wifi接入终端。

19、一种井下接入点优化控制系统，所述井下接入点优化控制系统用于实现上述井下接入点优化控制方法。

20、一种井下接入点优化控制平台，所述井下接入点优化控制平台用于实现上述井下接入点优化控制方法。

21、一种井下接入点优化控制设备，所述井下接入点优化控制设备用于实现上述井下接入点优化控制方法。

22、一种井下接入点优化控制服务器，其特征在于，所述井下接入点优化控制服务器用于实现上述井下接入点优化控制方法。

23、本发明的有益效果包括：

24、（1）从智能终端的物理分布位置开始优化控制，优化控制的初始数据获取容易、计算简单，能够代入智能终端的物理分布信息；通过引入多源插值方式，采用内源插值和外源插值使得包含待选无线接入终端的设置集合符合智能终端的分布逻辑且具备完整性；基于最小封闭空间引导插值过程，使得插值过程符合整个智能终端的原始分布逻辑，避免插值元素跨越了分布逻辑分界，保障了插值后形成的初始集合和原始初始集合之间的一致性；为后续的设置选择提供可信和充分的数据基础；

25、（2）在蕴含原始分布情况的初始集合的基础上，基于虚拟通信距离和从智能终端集合控制井下接入点的优化控制过程，用实际的反映通信状况的接入属性引导初始集合的优化方向；从而也就能够设置结构关系值处理复杂的初始集合，进行结构去重复降低优化控制的复杂性，所得到的设置集合中元素数量m跨度广，为后续的实际设置提供较大空间；

26、（3）从多维度出发引导优化控制的进行，从接入数量均衡性和接入距离均衡性两个方向对设置集合进行约束，引入均衡系数评价，使得无线接入终端的设置在符合物理分布在通信分布的基础上，每个无线接入终端的负载是均衡的，接入质量是均衡的不会造成部分无线接入终端的快速耗损和工作性能下降，更进一步的，引入均衡熵值评价，反应均衡性的同时还能体现分布均匀性，均衡系数和均衡熵值可以跨设置集合数量进行均衡性评价，提供了差异化设置集合的评价；从而提高了无线接入效率。