基于物联网的矿井安全系统设计

本文基于物联网技术设计了一种矿井安全系统,旨在实现对矿井环境和工人状态的实时监测与数据传输。该系统由节点部分和协调器部分组成。节点部分采用STC89C52单片机作为主控芯片,配合MQ-2气体传感器、DS18B20温度传感器和热释电传感器,实现数据采集和实时监测功能。节点设备通过物联网技术与协调器通信,将采集的数据传输至协调器。协调器部分采用CC2530作为主控芯片,配合Zigbee模块、OLED显示屏和CH430芯片,实现数据接收、处理和传输功能。协调器通过无线通信与节点设备进行数据交互,并将数据传输至上位机PC机。上位机软件使用LABVIEW开发环境,实现数据的接收、处理、可视化展示和报警功能。该系统通过实时监测矿井内部环境和矿工状态,为矿井的安全生产和应急响应提供了有力支持,为矿井安全管理提供了新的解决方案,并具有实时性、稳定性和可靠性等优势。     

基于无线传感网络的爆炸场振动监测系统

爆炸场振动测试中节点分布范围广、数量多,对各测试节点的状态监控及全局管理难以有效实现,传统测试方案中节点部署后难以快速更改状态;针对上述问题,依据模块化、标准化和稳定性原则,设计了一种基于无线技术的振动监测系统;给出了爆炸场振动监测系统的基本功能单元,包括数据采集设备、无线组网设备;数据采集设备具有高精度采集、数据存储、高精度同步、定位定姿等功能;利用无线网桥技术构建了覆盖广域范围的无线网络,支持IEEE802.11 n/ac协议,实现了对远程分布式测试节点的集中管理、状态监控、数据传输,也可对指定测试节点的工作模式进行快速设置,以满足测试需求;测试节点的振动测量范围为0～10 g,室外1公里数据传输;通过模拟测试试验验证了系统的有效性,各项功能满足工程需要.     

煤矿信息化建设回顾与展望

从煤矿信息化的定义出发,回顾了煤矿信息化建设经历的单机(系统)自动化、综合自动化、矿山物联网、智能矿山、感知矿山等阶段的特征、典型问题及具有代表性的解决方案,指出:单机(系统)自动化矿山仅能够对单一设备或单一系统进行简单控制,属于煤矿信息化建设的初级阶段;综合自动化矿山实现了多系统间的自动化控制,解决了信息孤岛问题,属于煤矿信息化建设的中级阶段;物联网矿山、智能矿山分别实现了人与人、人与物和物与物相联及深度相联,感知矿山实现了矿山信息与状态的认知与知识集成,属于煤矿信息化建设的高级阶段。梳理了煤矿信息化、数字化、虚拟化和智慧化之间的关系,指出:煤矿信息化包括矿山数字化、虚拟化和智慧化的所有内容;物理矿山、数字矿山、虚拟矿山通过物的集成、数据集成和语义集成形成一个完整的闭合体,智慧矿山是该闭合体的核心。分析了目前煤矿信息化建设在感知层、网络层、平台层、应用层存在的主要问题,探讨了煤矿信息化技术的发展趋势:自治设备大量涌现;煤矿透明化与精准控制;边缘计算与云平台协同;智能APP大量涌现。     

大型设备监控系统通信协议

针对大型设备监控系统在远程通信过程中大数据量传输及部分数据高实时性要求的特点,设计一种基于TCP的应用层通信协议,实现底层监测设备与监控中心间的可靠通信.协议提出了从监测设备到监控中心的安全登录方法,并能够根据实际需求,完成对个别参数或部件信息地实时传输.该协议具有较大的灵活性、可扩展性和安全性,能够满足大型设备监控系统中采集设备和监控中心之间的数据传输需求.     

大型设备远程状态监测及信息采集技术研究

大型高端重装备复杂程度高、规模大、不易维护。为了延长设备寿命、提高经济效益,对大型高端重装备进行了远程状态实时监测。针对大型设备地处偏僻、环境恶劣、网络设施差、监控数据传输量大、监控困难等问题,设计了一种基于云平台的大型设备状态远程监控系统。给出了系统的硬件设计、软件架构和数据传输流程等,并对系统关键技术,如WCF通信技术、OPC协议数据传输技术等进行了讨论。现场应用表明,所设计的大型设备远程监控系统实现了远程监控的目的,能够很好地接收和传输状态信息数据,可以满足远程实时监控的需求,并为后续进行设备故障诊断和分析提供了依据。     

物联网网关实时双向通信模块化设计

针对物联网系统数据的传输问题,以Node.j s为运行平台、采用Socket.IO通信机制和Redis数据库缓存技术实现网关与云平台之间的实时数据传输的双向通信系统.对网关进行功能模块划分,实现网关与平台之间关于底层设备认证、设备数据传输以及设备心跳的交互过程.对于系统进行功能及性能测试,实验结果表明,采用Socket.IO双向通信技术可以实现物联网网关物理模型与物联网云平台虚拟模型的同步更新,有效提高系统的数据传输效率.     

基于ZigBee无线传感网络监测系统的实现

为了对风力发电机组运行状态进行实时监测,在IAR开发环境下,以CC2430为主控芯片,采用TI公司提供的ZSTACK协议栈构建了基于ZigBee无线传感网络的监测系统,并给出了系统协调器节点和传感器节点的硬件、软件设计。实现了风力发电机组状态信息的实时采集和无线传输,该系统节点数据传输稳定可靠,实时性好,能较好的满足实时远程监测的要求。     

多设备系统中的状态显示和数据传输设计

为了满足越来越多的工业设备需要进行数据传输、状态显示的需求,设计了一种工业设备状态显示和数据传输系统.利用CAN总线将设备的实时数据传送到数据传输显示板并进行状态显示,再通过Modbus RTU协议传送到西门子S7-1200 PLC上,从而完成数据的传输.该系统实现了在应用中编程,具有可连接设备多、成本低、可靠性高等特点.     

一种基于卫星信道GPS气象监测系统设计与实现

为了实现气象数据远程采集,提出了基于卫星信道数据传输的GPS气象数据监测系统的设计与实现方法,给出了软、硬件电路的具体实现;利用数据复用综合组帧结构,制定了应急、实时、高效数据复用传输方法;为了在汽球浮标气象站与气象数据采集控制中心之间进行可靠、高效、便捷的数据交换,设计了汽球浮标气象站与气象数据采集控制中心之间数据传输通信协议;该方法已应用于将边远地区气象情报数据传输至控制中心,满足气象数据采集、监测系统实际应用需求。     

设备状态远程实时监测系统的开发

通过对设备状态远程实时监测的分析 ,介绍网络环境下基于C/S模式数据传输方式和B/S模式下的利用ASP实现状态监测系统的方法 ,最后给出了一个具体实现设备状态远程实时监测系统。     

矿产开发设备运行状态远程监测系统设计与实现

针对青海矿产设备运行状态监测困难、故障诊断不及时等问题,使用Zig Bee CC2530开发板、霍尔电流传感器及温湿度传感器等构成无线传感器监测节点,组成无线传感器网络短程通信,并通过WSN/GPRS网关节点实现远程通信,用户最终可通过Web系统对矿产设备的运行状态进行监测和管理。测试结果表明,系统采集数据准确,数据传输可靠稳定,人机互动界面简洁,能够满足远程设备运行状态监测的需求。     

基于LabVIEW的高速列车远程监测系统设计

随着高铁运营速度的不断提高,对高速列车进行长期的实时监测,有利于保障列车的行车安全.在明确监测需求的基础上,开发出基于LabVIEW的高速列车车下设备舱远程监测系统.系统以LabVIEW软件为编程平台,以NI CompactRIO硬件结构体系为载体,选择可重复配置的FPGA数据采集模块进行数据采集,数据传输采用DMA FIFO方法,实现了车下设备舱关键受力部位吊架和支座数据的高速采集、实时显示、远程传输等功能.通过远程监测系统对采集的数据进行实时查看,可以实时掌握列车的运行状态,对维护列车运行的安全性和稳定性具有重要意义.     

矿山物联网区块链机制研究

矿山物联网规模大和海量数据传输的特点使得传统的网络安全和隐私防护方法无法保障关键数据的可溯源性和可信度。分析认为目前矿山物联网面临的主要安全风险是缺少数据传输可追溯性和可信性保障机制、缺少系统设备全面的签名验签保障机制、系统架构中缺少安全载体部署。指出区块链技术可解决上述问题,介绍了矿山物联网区块链结构、加密算法、共识机制等关键技术。提出了矿山物联网区块链机制：在矿山物联网感知层与传输层之间增加具备边缘算力的边缘层,部署承载区块链核心功能的安全载体,构建矿山物联网区块链部署架构;设计了矿山物联网区块链机制下的数据传输流程,采用非对称加密技术保证数据传输的安全性;在矿山物联网应用层采用数据链管理平台实现关键数据上链、数据溯源、分布式存证等功能。矿山物联网区块链机制可提高矿山物联网的信息安全保障能力和安全等级,使其满足GB/T 22239-2019《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》中的扩展要求,降低对集中化运维的需求。     

风/光/储混合微电网远程监测系统设计

为了提高微电网监测系统的信息化程度,有效降低远程监测成本,利用通用分组无线业务(GPRS)通信和物联网传感器技术,结合Android手机开发设计了风/光/储混合微电网运行状态远程监测系统。实现了对微电网运行设备电压、电流、功率等电气量参数的远程采集及数据存储功能。只要用户位于网络覆盖区域,便可通过Android手机应用(App)随时观测微电网运行状态信息,大大提高了监测效率。系统应用于多电源地区电网运行与控制实验室进行功能测试,结果表明:手机远程监测系统与现场监控中心测量数据基本一致,各项监测指标均达要求,数据传输实时准确,运行安全可靠,具有广泛的应用前景。     

农产品冷链配送监测系统的设计与实现

针对农产品冷链配送环境难以得到有效保证这一问题,利用基于移动蜂窝通信的窄带物联网技术(NB-IoT)和无线传感器网络(WSN)技术,设计了农产品冷链配送监测系统。该系统利用传感器模块、继电器模块,实现了冷链配送车厢内环境信息的采集和设备的实时控制;以MSP430单片机和CC1101无线芯片为核心,搭建了WSN,实现了环境数据在终端节点和协调器节点的无线传输;利用基于移动蜂窝通信的NB-IoT,实现了本地环境数据的远程无线传输。基于浏览器/服务器(B/S)架构,设计了农产品冷链配送监测系统。通过该系统,完成了农产品冷链配送过程中环境数据的实时显示和存储,以及对相关设备工作状态的远程控制。测试结果表明,该系统虽然受到车厢内杂物和车厢本身对信号的影响,造成数据传输的丢包和时延,但仍能较好地满足农产品冷链配送的应用需求,实现了对农产品冷链配送车厢内各种环境信息的实时监测和设备的远程控制。     

面向建筑沉降监测的图像处理与边缘计算

针对现在建筑沉降监测系统数据噪声大、实时性差以及智能化水平低的问题,本文提出一种基于边缘计算和图像处理的建筑沉降监测系统。该系统把激光光斑图像、倾斜角度和GPS数据的处理任务放置在边缘节点处完成,通过4G网络将处理完成的数据发送到服务器,减少了数据传输时间,提高了实时性。实验结果表明,整个系统可实时高效智能化地监测和预警建筑沉降信息。     

用于煤矿设备信息化升级的无线数据传输节点

针对现有煤矿无线数据传输技术存在多径效应显著、传输距离短、耐噪特性较差和灵敏度较低等不足,以及煤炭行业大规模设备信息互联互通的需求,设计了用于煤矿设备信息化升级的无线数据传输节点。该节点通过LoRa-CSS技术建立设备间的可靠无线数据通道,利用基于IP核结构的可编程片上系统PSoC灵活适配各种煤矿设备的数据接口,并采用统一规格化数据格式进行指令和数据信息交互。电磁隔离特性测试结果表明,该节点具有较强的隔离特性,不受冲击电压影响,可以有效地将短时高强度浪涌信号降到设备容限值以下。实际应用结果表明,各无线数据传输节点与上位机和煤矿设备之间的数据通信效果较为理想,可以有效地构建由中心站到设备的稳定数据传输通道。     

博物馆展柜微环境通信系统设计

对于保存文物的博物馆展柜,需要监控多种物理量。每种物理量均由专门设备负责监控。通常,一台设备就是一个对外通信节点。单台展柜节点数量较多,对上位机的运行造成较大负荷。为了减少单台展柜的通信节点数量、统一展柜对外的通信协议及通信接口、降低上位机的运行压力,设计了一种展柜微环境通信系统,以实现监控设备和上位机之间的数据传输,完成双向通信。系统以MC9S12XS128为微控制器进行嵌入式软硬件设计,与上位机通过Wi Fi进行通信、与监控设备进行RS-485通信,实现了数据汇集、存储整合、远程通信等功能。对系统进行了持续168 h(7天)的通信测试,证明系统与上位机及监控设备整体通信测试通过率大于99%,满足文保行业要求。该系统实现了对展柜微环境的分布式监控,使得每个展柜微环境能够独立、灵活、高效地调控,加快了博物馆管理从人工监控到电子信息化的过渡。系统能够辅助实现文物微环境的实时监测、控制和记录,这些数据对文物的科学研究和保护工作具有重要参考价值。     

数控加工状态的采集与无线传输系统设计

为了实现远程终端无线监测数控设备的加工状态,同时保障数据传输的安全性.设计了一种数控加工状态采集与无线传输系统,可适应不同信号类型同时采集,实现可靠的信号调理、采集、加密,并通过WiFi无线传输到远端PC机进行数据解密与数据处理.采集系统分辨率达0.305mV,转换精度为0.0015％FSR.数据采集与传输的实验证明系统对加工设备的实时监测的有效性.     

基于6LoWPAN的煤层瓦斯压力监测系统设计

针对目前煤层瓦斯压力监测存在测量精度低、数据传输不及时、设备部署不便等问题,设计了一种基于6LoWPAN的煤层瓦斯压力监测系统。该系统测压节点通过多跳方式在6LoWPAN网络中选择最优路径,将实时采集的瓦斯压力数据传输至边界路由器,边界路由器通过工业以太网将数据传至地面服务器,同时地面设备可通过服务器查询指定区域测压节点的实时监测数据。测试结果表明,该系统可实时、准确地监测煤层瓦斯压力,具有较高的数据通信效率和稳定性,且功耗低。