矿用传感器频率信号传输研究

针对矿用模拟量传感器采用的频率信号传输制式受外界干扰大而容易造成安全监控系统误报警、误断电的问题,分析了频率信号的传输特性和干扰特性,提出了采用差分传输、正弦波传输、电流传输、总线传输、降低传输频率等抗干扰措施,并指出多主方式的CAN总线是矿用传感器信号传输制式的发展趋势。     

无线传感器网络中的TOA测距方法研究

介绍了目前常用的无线传感器网络测距方法,对TOA测距方法进行了详细的误差分析,并提出采用SDS-TWR方法来降低TOA方法测距误差的方案。实验结果表明,SDS-TWR方法能有效降低晶体振荡器频率漂移所带来的测距误差,提高TOA测距方法的测距精度。     

低功耗煤矿无线监测系统的设计与实现

针对煤矿井下巷道的特点和无线监测系统应用的特殊性,提出一种低功耗煤矿无线监测系统的设计方案,并建立了测试平台进行方案验证。通过研究系统的组网机制、低功耗设计、同步机制、路由机制和工作机制,给出了以ZIGBEE协议的CC2530为核心低功耗无线传感器节点和无线网关的设计方案。无线传感器节点连接各类传感器探头,周期性地采集、处理和上传环境参数数据;无线网关连接以太网串口数据转换模块接入以太环网,将无线传感器节点上传的数据发送至监控中心。测试表明,该系统具有良好的扩展性、灵活性和快捷性。     

低功耗煤矿无线监测系统的设计与实现

针对煤矿井下巷道的特点和无线监测系统应用的特殊性,提出一种低功耗煤矿无线监测系统的设计方案,并建立了测试平台进行方案验证。通过研究系统的组网机制、低功耗设计、同步机制、路由机制和工作机制,给出了以ZIGBEE协议的CC2530为核心低功耗无线传感器节点和无线网关的设计方案。无线传感器节点连接各类传感器探头,周期性地采集、处理和上传环境参数数据;无线网关连接以太网串口数据转换模块接入以太环网,将无线传感器节点上传的数据发送至监控中心。测试表明,该系统具有良好的扩展性、灵活性和快捷性。     

矿用监控分站程序远程在线更新设计

煤矿安全生产监控系统用井下监控分站一般距离地面十几公里,固件软件远程在线更新功能对监控分站非常重要。分析了LPC2000系列微控制器的功能特点,重点介绍了其在应用编程功能;利用该项功能结合矿用监控分站的实际,以状态变迁及流程图的方式,从安全性和实用性的角度设计矿用监控分站的固件软件远程在线更新系统;最后通过实验证明了该设计的可行性。     

煤矿井下Bounding-Box的二次定位算法研究

根据煤矿井下人员精确定位系统对实时性和定位精度的要求,提出了基于TOF(time of flight,飞行时间)的Bounding-Box二次定位算法,该算法综合了TOF测距不易受环境干扰和Bounding-Box计算实时性高的优点。利用待定位节点与参考节点测距获得距离,并利用Bounding-Box得到初始区域位置信息后,再将周围已定位的节点考虑进去,并再次利用Bounding-Box算法进行二次定位,缩小未知节点所在的区域,最终获得位置信息。实验结果表明,该算法实时性高,并且能够提高定位精度。     

矿用传感器超远距离传输技术研究

目前矿井监控系统传感器一般传输距离只能达到2 km,为解决井下超长工作面传感器需要传输3～5 km的问题,提出传感器超远距离传输技术。传感器传输线路的电阻和传感器的功耗是影响传输距离的重要因素,重点对影响传感器功耗的因素进行了大量的试验与分析,并从降低电源电压、负载电容等方面阐述了低功耗设计的基本原则,指出降低传感变送器功耗是超远距离传输技术中最经济适用的方法。设计实例验证了该方法及原则的可行性。