基于ARM9和Linux的网络远程监控系统在机车上的应用

根据机车监控系统的现状,系统采用ARM9和Linux操作系统,实现了网络远程监控,本设计以OV9650摄像头模块进行图像采集,以UDA1341模块进行音频采集,然后通过无线传输到信号接收器内,信号接收器通过Internet将图像和音频信息传输到地面计算机。此系统有很强的实际应用价值。     

基于Mesh网络的井下救援语音通信系统的设计与测试

为了在矿难发生时仍能进行可靠的通信,将无线Mesh网络技术和基于IP语音技术(VoIP)结合起来设计了煤矿井下语音通信系统。整个系统主要基于C#进行软件开发,并且选择基于Asterisk的IP02构建了系统语音服务器IPPBX,结合该服务器设计并实现了终端管理、群体呼叫、电话会议、语音菜单,以及语音邮箱等多种语音通信功能。在实验室环境下来模拟煤矿井下巷道,并对无线语音通信系统进行了实际测试。测试和分析表明所开发的无线语音通信系统的通信质量良好,实现了所设计的语音通信功能。     

基于LoRa技术的矿用无线复合传感器设计与实现

随着无线传感器网络技术的发展,设备状态无线监测系统越来越得到重视。针对现有的矿用无线传感器终端存在功耗高、通信距离短、射频信号抗干扰能力差等问题,提出了基于LoRa技术的矿用无线复合传感器的设计方案,详细论述了传感单元、主控单元、射频单元等硬件模块的选型与设计,以及振动数据采集、温度数据采集、数据发送等软件模块,给出了各软件模块的程序流程图。搭建了测试系统,开展了设计的无线复合传感器的功耗、无传输距离和数据有效性等性能测试。测试结果表明,设计的无线复合传感器功耗低,丢包率小于10%时无线传输距离优于600米,采集的数据真实有效。研究成果为矿用设备状态无线监测系统提供了技术支持。     

基于UTC1212的采空区自燃参数无线监测系统研究

介绍了无线传感器网络在煤矿安全监测监控技术中的应用前景,阐明了无线传感器网络的组网思想和网络节点的硬件设计技术指标,探讨了网络结构的设置及远程通信的实现。利用UTC1212作为无线收发模块设计开发了采空区煤自燃的无线监测系统,分析了无线收发模块在井下复杂环境下的传输距离、传输频率、传输格式、通信协议、通信组网等,开发了便携式接收器和信号发射器的软硬件,研究信号放大转换等问题,研制出一种数据处理功能强大、微功耗、体积小、通信可靠的矿用本安型采空区煤自燃的无线监测传感器节点及收发中心模块,并实现组合信息采集和分析处理。     

基于Zigbee技术的井下人员定位系统设计

为了更好地实现煤矿信息传输系统在井下的信息传递,确保事故发生后救援工作的有效进行,利用Zigbee的低功耗无线自组网技术,设计了基于Zigbee技术的煤矿井下信息传输系统,阐述了Zigbee技术在煤矿井下的通信组网方式,提出了煤矿井下的人员定位实现过程。     

无线电磁波透视信号响应与数据校正方法研究

为了提高无线电磁波透视技术的探测精度和探测准确性,确保煤矿回采工作面的安全高效开采,研究了无线电磁波透视在矿井巷道发射中巷道金属体等干扰因素对发射电磁场信号的影响。由于无线电磁波透视探测结果受发射场源信号影响,通过对发射场源信号的基本理论、数值模拟研究,发现经过校正后的无线电磁波透视发射电磁场辐射响应,可以大大提高探测准确性。通过对无线电磁波透视电磁辐射响应特征的分析与校正,经过现场试验和验证,表明无线电磁波透视技术发射信号电磁辐射响应校正技术与方法能够更加精准地反映地质异常的位置,应用效果良好。     

煤矿井下无线局域网数据终端的设计

基于数字矿山综合无线局域网系统,研发了煤矿井下无线数据终端系统。无线数据终端系统选用基于ARM9处理器的硬件平台,以嵌入式Linux作为操作系统。终端软件主体结构是4个并行的线程,分别实现短消息收发、设备控制、环境参数监测与人员报警等功能。这些功能线程利用Socket编程实现了与主控制端PC机的通信。自定义了消息队列来实现多线程数据的共享,设计出了应用层通信报文的格式,便于信息的发送和接收。在煤矿井下巷道中对无线数据终端系统进行实际测试,实现了短消息接收、设备控制等功能,并验证了系统软硬件设计的可行性。     

新型矿井无线多通道三分量分布式地震超前观测系统设计与实验研究

针对目前矿井地震超前观测系统无法连接已有网络、仪器笨重、传感器安装繁琐等不足,设计了一种新型矿井无线多通道三分量分布式地震超前观测系统。通过对无线数据处理主机、无线AP路由器中继、无线数据采集终端、三分量气压式传感器、同步器的研制,实现了采集终端无线自组网、地震数据无线传送处理、分布式孔内高精度数据同步采集存储、三分量气压孔式检波及瓦斯预警综合分析软件接口。在实验室进行了观测系统采集信号幅度、相位一致性,以及静态噪声测试实验,并在甘肃大水头煤矿西部采区进行了现场工业性试验,结果表明:新型地震超前观测系统精度较高、稳定性较好,幅度和相位一致性高,本底噪声低;仪器轻便,功耗低,各项功能完善,能够满足现场探测的需要。     

矿井孔-巷无线电磁波透视探测方法

为了提高无线电磁波透视技术的探测精度,并且使该方法能够在独头巷道进行使用,确保煤矿的安全高效的开采。研究了采用了矿井巷道发射,钻孔接收电磁波信号的方式,借助钻孔岩层的屏蔽作用,在降低接收信号的外部干扰的同时,开拓了无线电磁波透视技术新的使用方法,即孔-巷无线电磁波透视的探测方法。分析了传统无线电磁波透视探测方法的特点及探测过程中存在的主要问题,根据目前矿井探测地质任务的要求,提出了适用于复杂地质条件下的孔-巷无线电磁波透视探测方法。研究了孔-巷无线电磁波透视的基本理论,认为无线电磁波透视探测准确性与电磁波入射角度有关,无线电磁波透视的衰减系数与煤(岩)层电导率、介电常数有关;研究了适用于孔-巷无线电磁波透视的专用接收天线装置,研究了适用于孔-巷无线电磁波透视的施工布置方法;以掘进巷道与钻孔结合的地质模型为例,通过模拟分别研究电磁波在煤层中遇到断层和陷落柱时的波场特征及信号响应规律,研究电磁波对地质异常的响应特征。发现孔-巷无线电磁波透视的探测方法与传统矿用无线电磁波透视相比适用范围更广,并且能够更加精确的探测隐伏构造的赋存情况。现场试验和验证情况表明,矿井孔-巷无线电磁波透视技术能够更精准的反映地质异常的位置,可有效开展独头巷道中的地质探测任务。     

矿山无线救援通信技术研究

提出矿山无线救援通信环境特殊(有限空间,线状场景,短距离通信),对设备要求高(便携式,本质安全,动态拓扑,宽带自组网络,即铺即用等).分析并比较了小灵通、无线局域网、蓝牙、ZigBee、超宽带、Ad Hoe网络、无线Mesh网络等短距离无线通信技术,指出无线Mesh网络技术具有速率高、传输距离远、移动性强、自组织、自愈合等特点,目前更适合于井下无线救援通信.基于三核(DSP ARM MCU)技术实现的Mesh矿井无线救援终端由多媒体采集平台和无线Mesh网卡组成,将无线客户端与无线路由器连接到一起,能实时采集、传输井下现场的视频、音频、环境参数(氧气、一氧化碳、瓦斯浓度和环境温度)等信息,并具有存储、显示、报警等功能,实现了"即铺即用"的矿山救援应急通信服务.     

贪婪算法在露天煤矿电铲动态称重系统的应用

为了延长数据传输网络生命时间,提升动态称重效果,研究了贪婪算法设计露天煤矿电铲动态称重系统。通过力传感器与角度传感器等,采集露天煤矿电铲动态称重数据。利用信号处理电路滤除采集数据内部噪声,以输出接口方式,传输处理后的数据至无线通信模块;利用近似贪婪算法,优化数据传输距离,延长网络生命时间。通过单片机控制力传感器与角度传感器等传感器采集数据,根据计算机处理结果实现限位报警。利用计算机处理单片机接收数据,获取电铲动态称重数据并在LCD显示器上显示。该系统可有效采集电铲回转时的应力值,在不同网络环数时,数据传输的网络生命时间较长、比率较高,数据传输效果较好。系统可精准动态称重,有效呈现动态称重结果。     

分布式电能计量表能耗数据采集与传输系统

采用目前方法对数据采集与传输系统进行设计时,没有将源晶振作用于系统核心中,导致系统存在月能耗数据采集时间长、测量数值与实际数值误差大和系统日能耗高的问题。为此设计分布式电能计量表能耗数据采集与传输系统。首先分析系统框架结构,并在系统内设计电源电路模块、时钟源电路和数据传输及通信部分电路,从而达到系统硬件设计的目的。其中,在时钟源电路设计中,利用数字温补晶振作用于系统时钟内,使数据在采集的过程中精准度更高。完成硬件设计后,设计系统软件,包括数据采集传输软件、数据库结构和定时器终端子程序等软件设计,将系统硬件和软件的设计相结合,实现整体系统设计。实验结果表明,通过对分布式电能计量表能耗数据采集与传输系统进行日能耗测试、月系统能耗数据采集测试,验证所设计系统整体的有效性强。     

采煤机运行状态监测系统的设计与应用研究

基于ZigBee无线网络和CAN总线网络对采煤机运行状态监测系统进行的设计,划分为井上和井下2大部分。利用传感器对采煤机的运行状态进行采集,机载计算机对采集数据进行汇总后,通过ZigBee网络以及CAN总线传输到地面的计算机中。对ZigBee无线模块和CAN总线模块中涉及的主要硬件设施及其软件程序进行了设计,对ZigBee无线网络进行现场测试发现,当输送距离控制在40 m以内时,可以有效保障无线传输的稳定性与可靠性。将设计的监测系统部署在采煤机中,发现各项功能都达到了预期效果,产生的安全效益和经济效益显著。     

无线传感技术在煤矿火灾自动报警系统中的应用研究

煤矿火灾自动报警系统延时问题一直是一个难题,提出基于无线传感技术的煤矿火灾自动报警系统,系统由多个模块构成,其中数据采集模块能够准确、可靠地对传感器的状态信息数字信号采集。无线传感网络模块用于系统通信和环境因素、感知对象的采集与检测,利用无线传感技术传送信息。自动报警模块由联动控制单元和火灾监测模块构成。数据处理模块主要结合神经网络和模糊控制对火灾判断进行辅助,解决延迟问题。通过模块中的硬件和软件,实现了联动控制、火灾报警等功能。对系统进行布设与测试,发现系统在点火后烟雾浓度较高时,仅需0.77 s进行延时和平均处理;系统的通信延迟时间很短,最短只有1.32 s的延迟。说明系统实用性较高,继续提升后可能投入应用。     

ZigBee技术在煤矿机械振动检测系统中的应用

针对矿用有线检测设备在信号传输和布线繁琐等方面的弊端,阐述了一种基于ZigBee技术的无线检测网络系统。该系统中的网络节点采用CC2430无线单片机做为控制核心。ZigBee技术在方案中实现了低功耗、低成本、自组网等特点。     

基于物联网的井下瓦斯监测系统设计

针对当前矿井下瓦斯监测布线复杂、通信困难等弊端,将物联网技术引入矿井下瓦斯监测系统中,设计出基于物联网技术的井下瓦斯监测系统。该系统利用STM32为核心处理器,由瓦斯传感器、温湿度传感器SHT11和ZigBee无线通信模块构成终端检测子节点,通过路由节点实现数据无线传输。采用GPRS技术将现场检测到的数据实时传送给监测中心,上位机利用美国NI公司的Labview搭建软件平台,实现对井下环境参数的实时监测和报警。     

ZigBee技术在煤矿安全监控系统中的应用研究

煤矿安全问题越来越受到社会各界的关注,基于ZigBee无线网络技术构建了煤矿安全监控系统。系统主要由上位机系统、终端节点设备、协调器设备3大部分构成。其中,后两者之间基于ZigBee无线网络技术实现数据信息传输,能保障传输过程数据的安全性。以CC2530模块电路、电源电路模块和传感器接口电路为例,对安全监控系统的主要硬件设施进行了研究。对系统中3大构成部分的软件程序及主要工作流程进行了分析。将安全监控系统应用到煤矿生产实践中,经现场调试后发现性能良好,可以准确及时地对煤矿环境参数进行检测,如果出现环境指标超标的现象,能及时向外发出声光警报,为煤矿企业创造了良好的安全效益。     

基于ASP的电力施工安全质量监测系统的设计与实现

为了避免由于施工人员缺乏安全意识导致安全事故,设计了基于ASP的电力施工安全质量监测系统。在电力施工现场中布置ZigBee节点,通过ZigBee节点采集电力施工现场安全质量信息,无线收发模块将节点采集的安全质量信息送至智能监测层,智能监测层利用ASP.NET MVC框架作为网页开发技术,选取ATMEI89C52微控制器作为数据处理芯片,数据处理芯片将卷积神经网络的电力施工安全质量监测算法固化在EEPROM内,监测电力施工现场是否存在安全质量问题,监测结果利用表示层展示至用户。测试结果表明,系统可以有效监测电力施工安全质量,不同类型电力施工安全质量问题的监测精度高于98%,可以避免发生电力施工安全事故。     

配电网自动化终端自适应交互系统研究

为了清晰感知配电网自动化终端状态,设计基于虚拟现实技术的配电网自动化终端自适应交互系统。系统通信层应用GPRS无线通信技术,将存储于数据层多种数据库中的数据传输至处理层,处理层利用接收到的数据,同时使用几何、物理和行为3种建模方式,通过构建环境模型、搭建终端三维虚拟场景、引入控制逻辑3步,建立配电网终端的三维模型,并通过颜色线性插值法,动态渲染三维模型,提升模型的颜色渐变效果;交互层利用渲染后三维模型完成场景漫游、场景导航、设施定位等多种功能,并通过界面层完成三维场景展示,实现自适应交互。实验结果表明,该系统信息通信平均时延及丢帧率较低;颜色渲染后,能准确描述终端结构特征,颜色设置与真实情况吻合,立体化效果较好;三维场景交互漫游可完整复刻并展示真实电厂场景,且视野灵活,营造身临其境之感,表现出良好交互性。     

基于ZigBee无线通信技术的PLC控制系统设计与实现

设计了基于ZigBee无线通信技术的PLC控制系统,硬件方面,选取中央处理器作为核心,将每个硬件模块安插到母板,组成PLC控制系统整体结构,优化ZigBee无线通信扩展板,改造扩展板外围电路结构,利用振荡电路和滤波电路,过滤电路波动,控制电源电压在3.3~5.5 V;软件方面,优化系统数据采集的预处理算法,采用ZigBee无线通信技术,设置ZigBee通信协议,规范系统通信格式。选取400 m2封闭式工作环境进行系统测试,布置噪声环境、冲击环境、高温环境.结果表明,设计系统相比常规系统,针对不同环境干扰,都减少了系统运行功耗,电源供应更加稳定充足。