Target Tracking in Confined Environments with Uncertain Sensor Positions

To ensure safety in confined environments such as mines or subway tunnels, a (wireless) sensor network can be deployed to monitor various environmental conditions. One of its most important applications is to track personnel, mobile equipment and vehicles. However, the state-of-the-art algorithms assume that the positions of the sensors are perfectly known, which is not necessarily true due to imprecise placement and/or dropping of sensors. Therefore, we propose an automatic approach for simultaneous refinement of sensors' positions and target tracking. We divide the considered area in a finite number of cells, define dynamic and measurement models, and apply a discrete variant of belief propagation which can efficiently solve this high-dimensional problem, and handle all non-Gaussian uncertainties expected in this kind of environments. Finally, we use ray-tracing simulation to generate an artificial mine-like environment and generate synthetic measurement data. According to our extensive simulation study, the proposed approach performs significantly better than standard Bayesian target tracking and localization algorithms, and provides robustness against outliers.Comment: IEEE Transactions on Vehicular Technology, 201

STATUS OF COMMUNICATION AND TRACKING TECHNOLOGIES IN UNDERGROUND COAL MINES

In 2006, Congress passed the MINER Act requiring mine operators to submit an emergency response plan that included post-accident communications and tracking systems to MSHA within three years of the Act. These systems were required to be designed for maximum survivability after a catastrophic event, such as a fire or explosion, and to be permissible (meets MSHA criteria for explosion-proof). At that time, no commercially available systems existed that met these standards. Several companies undertook developing new, or enhancing existing, technologies to meet these requirements. This research presents the results of a study that was conducted to determine the present day types of systems being used, along with their average annual worker hours, coal production, number of mechanized mining units, and type of communications and tracking systems installed. Furthermore, 10 mines were visited to obtain detailed information related to the various technologies. It was found the most influential parameters on system selection include MSHA district, mining method, and number of underground workers

English for Study and Work

Подано всі види діяльності студентів з вивчення англійської мови, спрямовані на розвиток мовної поведінки, необхідної для ефективного спілкування в академічному та професійному середовищах. Містить завдання і ситуації, типові для різноманітних академічних та професійних сфер. Структура організації змісту – модульна, охоплює певні мовленнєві вміння залежно від мовної поведінки. Даний модуль має на меті розвиток у студентів умінь і навичок академічного і професійно- орієнтованого мовлення, необхідних для участі в дискусіях, семінарах, конференціях та при підготовці й проведенні презентацій (виступів-доповідей). Зразки текстів – автентичні, містять цікаву та актуальну інформацію з загальнонаукової та професійної тематики. Ресурси для самостійної роботи (Частина ІІ) містять завдання та вправи для розвитку словникового запасу та розширення діапазону функціональних зразків, необхідних для виконання певних функцій, та завдання, які спрямовані на організацію самостійної роботи студентів. За допомогою засобів діагностики студенти можуть самостійно перевірити засвоєння навчального матеріалу та оцінити свої досягнення. Наводяться граматичні явища і вправи для їх засвоєння. Призначений для студентів технічних університетів гірничого профілю. Може використовуватися для викладання вибіркових курсів з англійської мови, а також для самостійного вивчення англійської мови викладачами, фахівцями і науковцями різних інженерних галузей

Англійська мова для навчання і роботи. Т. 3. Дискусії та презентації

Розглянуто всі види діяльності студентів з вивчення англійської мови, спрямовані на розвиток мовної поведінки, необхідної для ефективного спілкування в академічному та професійному середовищах. Містить завдання і вправи, типові для різноманітних академічних та професійних сфер і ситуацій. Структура організації змісту – модульна, охоплює певні мовленнєві вміння залежно від мовної поведінки. Даний модуль має на меті розвиток у студентів умінь і навичок академічного і професійно-орієнтованого мовлення, необхідних для участі в дискусіях, семінарах, конференціях та при підготовці й проведенні презентацій (виступів-доповідей). Зразки текстів – автентичні, містять цікаву та актуальну інформацію із загальнонаукової та професійної тематики. Ресурси для самостійної роботи (частина ІІ) включають завдання та вправи для розвитку словникового запасу та розширення діапазону функціональних зразків, необхідних для виконання певних функцій, та завдання, які спрямовані на організацію самостійної роботи студентів. За допомогою засобів діагностики (частина ІІІ) студенти можуть самостійно перевірити засвоєння навчального матеріалу та оцінити свої досягнення. Граматичні явища і вправи для їх засвоєння наводяться в томі 5. Призначений для студентів технічних університетів гірничого профілю. Може використовуватися для викладання вибіркових курсів англійської мови, а також у самостійному вивченні англійської мови викладачами, фахівцями і науковцями різних інженерних галузей

Towards safer mining: the role of modelling software to find missing persons after a mine collapse

Purpose. The purpose of the study is to apply science and technology to determine the most likely location of a container in which three miners were trapped after the Lily mine disaster. Following the collapse of the Crown Pillar at Lily Mine in South Africa on the 5th of February 2016, there was a national outcry to find the three miners who were trapped in a surface container lamp room that disappeared in the sinkhole that formed during the surface col-lapse. Methods. At a visit to Lily Mine on the 9th of March, the Witwatersrand Mining Institute suggested a two-way strategy going forward to find the container in which the miners are trapped and buried. The first approach, which is the subject of this paper, is to test temporal 3D modeling software technology to locate the container, and second, to use scientific measurement and testing technologies. The overall methodology used was to first, request academia and research entities within the University to supply the WMI with ideas, which ideas list was compiled as responses came in. These were scrutinized and literature gathered for a conceptual study on which these ideas are likely to work. The software screening and preliminary testing of such software are discussed in this article. Findings. The findings are that software modeling is likely to locate the present position of the container, but accurate data and a combination of different advanced software packages will be required, but at tremendous cost. Originality. This paper presents original work on how software technology can be used to locate missing miners. Practical implications. The two approaches were not likely to recover the miners alive because of the considerable time interval, but will alert the rescue team and mine workers when they come in close proximity to them.Мета. Визначення можливого місця локалізації лампового приміщення контейнера, в якому опинилися три шахтаря після аварії на шахті Лілі (Барбертон, Мпумаланга) методом комп’ютерного моделювання. Після обвалення стельового цілика на шахті Лілі 5 лютого 2016 року почалася національна кампанія з порятунку трьох шахтарів, які залишилися у ламповому приміщенні поверхневого транспортного контейнера, що провалився в утворену після вибуху воронку. Методика. Співробітниками Гірничого Інституту (Уітуотерс) запропонована двостадійна стратегія пошуку контейнера, в якому існує ймовірність знаходження шахтарів. В рамках першого підходу (який розглядається у даній статті) для виявлення контейнера здійснювалось випробування комп’ютерної технології 3D-моделювання в часі. Другий підхід передбачав технологію проведення наукового вимірювання та експерименту. В цілому, методологія включала, насамперед, підключення викладацького та наукового складу університету до вирішення проблеми шляхом комплексної генерації ідей, які були об’єднані в загальний список, вивчені із залученням відповідних літературних джерел, і найбільш реалістичні ідеї були виділені із загального переліку. Дана стаття розглядає результати комп’ютерної експертизи цих ідей та перевірки надійності відповідного програмного забезпечення. Результати. Для зручності моделювання процес обвалення був розділений на три окремі фази: руйнування воронки, руйнування західного схилу та небезпека ковзання на південних схилах. Ідентифіковано програмні технології, які можуть імітувати рух контейнера у перших двох фазах обвалення. В результаті моделювання у програмному забезпеченні ParaView виявлено місце розташування даного контейнера. Виконано аналіз південного схилу за допомогою ArcGIS і складені карти небезпеки схилу для району, а також підземні карти порятунку з маршрутами евакуації. Встановлено, що комп’ютерне моделювання може визначити місцезнаходження контейнера, але для цього потрібні точні вихідні дані й комплекс дорогих високоефективних програмних пакетів. Наукова новизна. Вперше застосовано комплекс комп’ютерних технологій та програмного забезпечення для пошуку зниклих шахтарів після аварійних ситуацій у підземному просторі шахт. Практична значимість. При застосуванні двостадійної стратегії пошуку шахтарів, що опинилися під завалом порід, команда рятувальників отримає сигнал про наближення до їх місцезнаходження.Цель. Определение возможного места локализации лампового помещения контейнера, в котором оказались три шахтера после аварии на шахте Лили (Барбертон, Мпумаланга) методом компьютерного моделирования. После обрушения потолочного целика на шахте Лили 5 февраля 2016 года началась национальная кампания по спасению трех шахтеров, оставшихся в ламповом помещении поверхностного транспортного контейнера, который провалился в воронку, образовавшуюся после взрыва. Методика. Сотрудниками Горного Института (Уитуотерс) предложена двухстадийная стратегия поиска контейнера, в котором существует вероятность нахождения шахтеров. В рамках первого подхода (который рассматривается в данной статье) для обнаружения контейнера производилось испытание компьютерной технологии 3D-моделирования во времени. Второй подход предполагал технологию проведения научного измерения и эксперимента. В целом, методология включала, прежде всего, подключение преподавательского и научного состава университета к решению проблемы путем комплексной генерации идей, которые были объединены в общий список, изучены с привлечением соответствующих литературных источников, и наиболее реалистичные идеи были выделены из общего списка. Настоящая статья рассматривает результаты компьютерной экспертизы данных идей и проверки надежности соответствующего программного обеспечения. Результаты. Для удобства моделирования процесс обрушения был разделен на три отдельные фазы: разрушение воронки, разрушение западного склона и опасность скольжения на южных склонах. Идентифицированы программные технологии, которые могут имитировать движение контейнера в первых двух фазах обрушения. В результате моделирования в программном обеспечении ParaView выявлено местоположение данного контейнера. Выполнен анализа южного склона с помощью ArcGIS и составлены карты опасности склона для района, а также подземные карты спасения с маршрутами эвакуации. Установлено, что компьютерное моделирование может определить местонахождение контейнера, но для этого нужны точные исходные данные и комплекс дорогостоящих высокоэффективных программных пакетов. Научная новизна. Впервые применен комплекс компьютерных технологий и программного обеспечения для поиска пропавших шахтеров после аварийных ситуаций в подземном пространстве шахт. Практическая значимость. При применении двухстадийной стратегии поиска шахтеров, оказавшихся под завалом пород, команда горноспасателей получит сигнал о приближении к их местонахождению.The results of the article were obtained without the support of any of the projects or funding

Indoor Localization for Fire Safety : A brief overview of fundamentals, needs and requirements and applications

An indoor localization system for positioning evacuating people can be anticipated to increase the chances of a safe evacuation and effective rescue intervention in case of a tunnel fire. Such a system may utilize prevalent wireless technologies, e.g., Bluetooth, RFID and Wi-Fi, which today are used to survey incoming and outgoing traffic to a certain space or location, to estimate group sizes and to measure the duration of visits during normal operation of buildings. Examples also exist of where the same wireless technologies are used for safety purposes, for example to assess real-time location, tracking and monitoring of vehicles, personnel and equipment in mining environments. However, they are relatively few, and typically rely on a high degree of control over the people that are to be tracked, and their association with (connection to) the localization system used for the tracking. In this report, the results of a brief overview of the literature within the field of indoor localization in general, and the application of indoor localization systems within the field of particularly fire safety, is summarized. This information forms the underlying basis for the planning and execution of a future field study, in which an indoor Wi-Fi localization system will be tested and evaluated in terms of if, and if so how, it can be used to position evacuating people in tunnels. Whereas such a system allows digital footprints to be collected within a wireless network infrastructure (also already existing ones), questions remains to be answered regarding aspects such as precision and accuracy, and furthermore, how these aspects are affected by other independent variables. In the end of this report, examples of research questions deemed necessary to answer in order to enable a sound evaluation of the system is presented. These need to be addressed in the future planning of the above-mentioned field study

Sensors Utilisation and Data Collection of Underground Mining

This study reviews IMU significance and performance for underground mine drone localisation. This research has designed a Kalman filter which extracts reliable information from raw data. Kalman filter for INS combines different measurements considering estimated errors to produce a trajectory including time, position and attitude. To evaluate the feasibility of the proposed method, a prototype has been designed and evaluated. Experimental results indicate that the designed Kalman filter estimates the internal states of a system