基于物联网的光纤传感煤矿巷道变形监测系统

为减少顶板事故的发生,设计了一种基于物联网的光纤传感巷道变形监测系统。该系统实现了“感”“传”“警”一体,能实时、客观地监测巷道具体变形情况。利用光纤的光无源特性,在矿井下可以解决带电设备的用电安全问题,搭建了本设计系统。通过实验室模拟测试,本监测系统可以准确地监测巷道变形的程度,同时对巷道变形具有良好的预警效果,误差小于0.5%,具有良好的实时性与准确性,为煤矿巷道安全监测提供了一种可实施性高的应用方案。

基于ZigBee协议的矿工体温无线监测系统

针对新冠病毒防疫的基本要求以及矿工的生命健康,设计了一种基于ZigBee技术的便携式体温无线检测系统。首先,由体温传感器、CC2530单片机(MCU)以及OLED显示屏组成的终端设备,对矿工的体温数据分别进行采集、处理和显示。其次,该系统通过CC2530 MCU组建的Mesh网络将处理后的数据经路由节点传输至协调器。最后,协调器汇聚所有终端设备的数据通过WiFi模块上传至OneNET进行记录和显示。通过该系统对矿工的体温进行实时监测,从而起到早发现、早隔离、早治疗的目的。实验结果表明:该系统可以较为准确地测量出矿工的体温数据,并且实时上传至云端服务器进行统计显示,具有一定的实用价值和现实意义。

基于ZigBee的井下巷道人员定位系统

传统的井下人员定位技术(如RFID定位)存在定位误差大、成本高、布线困难等问题,在适应环境、成本能耗、定位精度等综合考虑下设计了基于ZigBee的井下巷道人员定位系统。该系统以CC2530作为定位模块,以ZigBee协议为核心的Mesh网络作为传输方式,达到实时监测井下人员位置的功能。首先,使用卡尔曼滤波算法对接收到的RSSI值进行数据处理;其次,对RSSI值进行阈值优化,将RSSI值经由传输系统上传至监控管理中心;最后,利用三角形加权质心算法对未知节点进行求解定位。针对该定位系统,提出了一种改进的RSSI算法,在定位精度上提高了70%左右,且不依赖于锚节点的数量,具有较好的应用价值。

基于太赫兹时域光谱技术的煤岩识别方法研究

煤岩识别一直是制约煤矿无人化开采的关键问题之一。传统的人工采煤因为工作环境极其复杂,很难精准地找到煤岩的分界面,容易造成欠切割或过切割现象。太赫兹光谱技术作为一种无损探测技术,能够反映出被测物体的物理和化学信息,可以成为研究煤岩识别的有效方法。采用太赫兹时域光谱技术与多元统计法-聚类分析(CA)和主成分分析(PCA)相结合的方法来识别不同种类的煤岩。通过透射式太赫兹光谱仪获得六种煤岩样品的太赫兹光谱,对其进行FFT等一系列数学计算可以得到各种样品的折射率、吸收系数以及介电常数。计算结果表明不同种类的煤岩在折射率、吸收系数上都存在差异。分析各类煤炭样品的折射率和吸收系数与样品的各组成成分含量之间的关系,可以发现碳含量是影响其样品折射率大小的因素之一,灰分含量是影响其样品吸收系数大小的因素之一。聚类分析中两类样品的欧氏距离与主成分分析中的第一主成分(PC1)得分都能反映煤岩样品之间的相似性和相异性,并且CA与PCA的结果保持一致。分别将各类样品在0.5~2.5 THz频率范围内的折射率、吸收系数与CA和PCA结合,组成太赫兹数据与煤岩之间的模型。分析表明:根据不同样品之间的相似性,两种模型中六种煤岩样品均被分为两类;在各种样品的吸收系数与CA-PCA组成的模型中,四种煤炭被聚集在一起,并且石英砂岩(GSR-4)具有很好的独特性:石英砂岩拥有最小的PC1得分值以及石英砂岩与第二类之间的欧氏距离最大,为219.03。由此可见采用太赫兹技术与多元统计方法结合,可以实现煤岩的准确识别,识别准确率可以达到100%。

基于ZigBee的井下人员安全监测系统

为了满足矿井人员安全监测的需求,根据煤矿井下地形的特点,介绍了一种可靠的基于ZigBee和织物传感器技术的井下人员安全监测系统。详细阐述了以带有定位引擎功能的CC2431为核心的传感器节点、以CC2431和MCP2515为核心的Sink节点的软硬件设计和工作流程。通过在煤矿大巷实验,测得织物传感器的工作特性和2.4 G频率在井下的传输特性,并确定两个传感器节点的距离为20 m时,可实时、可靠地监测井下人员的生命体征和位置参数。

基于MLX90614和UWB技术的矿工体温监测与定位系统设计

设计一款基于MLX90614和UWB技术的矿工体温监测与定位系统.系统采用便携式设计,采用MLX90614采集矿工体温数据,UWB定位技术,通过无线传输方式上传至上位机.测试结果表明,体温监测功能基本误差控制在0.02℃范围以内,定位误差为0.20米,综合平均误差为0.09米,可实现人员体温监测与精确定位功能.

基于压缩感知和WSNs的井下应急语音通信系统设计

考虑到井下应急救灾的需要,设计了一种基于压缩感知和无线传感器网络(WSNs)的矿井应急语音通信系统。根据语音信号的稀疏性,采用压缩感知的方法,对语音信号进行随机采样并传输,在Sink接收端,分别利用OMP算法和Co Sa MP算法进行信号重构,对比仿真实验表明:Co Sa MP重构效果较好。考虑到井下无线信号传输受限,进行了井下无线通信实验,表明在通信距离为20 m情况下,可实时可靠地实现井下应急语音通信。

基于PIC18F4580的CAN总线多点温度采集系统设计

以PIC18F4580单片机为核心,设计一种基于CAN总线的多点温度采集系统.CAN总线的多点温度采集系统利用CAN总线将各温度采集模块与上位机连接起来,实现多点温度采集功能.系统功能灵活,可靠性高,可用于需要进行现场多点温度采集的场合.

基于两级网络的综采面液压支架监测系统的研究

针对目前综采面液压支架监测系统的现状,设计了一种基于现场总线技术和无线通信技术的两级网络的液压监测系统,该系统以MSP430F147单片机和CC1100芯片为核心设计数据采集节点,以PIC18F458和CC1100设计终端节点,给出了系统的硬件设计和软件流程。克服了传统单一网络的局限性,避免了其他无线通信技术高功耗的缺点。实验表明该系统简单、可靠、经济,具有很好的应用前景。

基于自制实验平台的微机原理实验教学探索与实践

微机原理实验课程是电子信息专业一门重要的专业实践课.通过实验,可以使学生对8086/8088 CPU的基本结构、汇编语言编程、系统设计等知识有较全面的了解和掌握.但是传统的微机原理实验教学依赖于体积笨重的实验箱,便携性差,而且不便于做扩展实验和实验室开放.因此,本文总结和分析以往实验教学的不足,从实验板的设计入手,进行实验教学改革与探索.实践表明:采用自制的口袋式实验平台,对于培养学生的动手能力和创新能力,具有较好的教学效果.

基于CAN总线和SPCE061A的煤矿语音通信系统的设计

分析了现有的矿井语音通信不足,介绍了一种基于CAN总线和凌阳SPCE061A的矿井语音通信系统。并具体论述了系统软硬件以及网络组建方法。实验测试结果表明,该系统的通信距离可达2.6 km,声强为117 dB,语音时延和失真度等指标均满足煤矿语音通信的要求。

基于口袋实验室的单片机实验教学改革研究

实验教学是单片机原理课程教学中理论联系实际的重要环节.通过实验,可以使学生对单片机的基本结构、原理、编程方法、系统设计等知识有较全面的了解和掌握.但是传统的单片机实验教学依赖于体积笨重的实验箱,功能繁琐,价格昂贵,实验项目与实验大纲匹配度不好,而且不便于做扩展实验和实验室开放.因此本文总结和分析以往实验教学的不足,从实验大纲的编排、实验平台的设计等方面入手,进行实验教学改革与探索.实践表明,基于新的教学大纲和自制口袋式实验平台能够照顾到不同层次学生的需求,对于培养学生的动手能力和创新能力,具有较好的教学效果.

基于51单片机的CAN总线实验教学平台的设计与实现

实验教学是CAN总线原理及应用课程教学中理论联系实际的重要环节.通过实验,可以使学生对CAN总线节点的设计、基本原理和编程方法等知识有较全面的了解和掌握.但是大多数高校的单片机实验箱缺少CAN总线功能,使得CAN总线实验教学无法正常开展.为了解决这一问题,本文设计了一款基于单片机的CAN总线实验教学平台.该平台以51单片机为基础,结合CAN控制器SJA1000和收发器TJA1050设计了一款支持点对点,多点通信和具有CAN232功能的教学平台.实验测试表明,本文设计的CAN总线实验平台,数据通信可靠,可以满足CAN总线实验教学需求,有助于学生对CAN总线技术的理解和掌握.

基于探地雷达的煤岩界面探测数据解释方法

针对现有煤岩界面识别方法缺乏对煤岩层特性的研究、无法对数据进行较好解释的问题,结合基于探地雷达的煤岩界面探测模型,提出了一种煤岩界面探测数据解释方法,即采用一种改进的最大类间方差法,在二维灰度直方图下对探地雷达探测的煤岩图像进行阈值化分割,从而实现煤岩界面识别。通过仿真实验研究了探地雷达天线频率对可探测煤层厚度的影响,结果表明随着天线频率增大,理论可探测最大煤层厚度减小;采用LTD-2100型探地雷达,设置400 MHz天线频率进行现场测试,结果表明基于探地雷达的煤岩界面探测数据解释方法可提高煤岩界面识别准确性。

类比法在单片机原理及应用课程教学中的应用

单片机原理及应用知识点多,概念抽象,学生既需要掌握硬件结构又要掌握汇编语言程序设计,普遍反映难学.类比法是一种比较有效的教学方法,将枯燥的知识点用生动的生活实例加以说明,学生可以较快地掌握各个知识点.实践教学表明,该方法实用、灵活、生动,能够极大地提高课堂教学质量.

一种基于CAN总线的煤矿数字化扩音电话系统的设计

文章分析了现有的煤矿调度电话系统的弊端，介绍了一种基于凌阳SPCE061A单片机和CAN总线的矿用扩音电话系统的设计方案。该系统利用凌阳音频压缩编码算法库（SACM—LIB）实现对语音数据在10-24kbit／s范围内的压缩编码，从而得到适合在CAN总线中传输的中低速率的语音数据；对于接收到的语音数据，利用语音解码算法，实时解码后送入功放模块，驱动扬声器播放。测试结果表明，该系统稳定可靠，传输距离远，语音质量高，为解决现有煤矿语音通信系统实时性不足的问题提供了一种新的解决方案。

无线传感器网络改进型节点定位算法的研究

无线传感器网络节点位置信息对于事件监测起到至关重要的作用,节点定位技术是无线传感器网络应用的支撑技术之一。为了提高无线传感器网络节点定位的精度,同时减少定位计算过程中的能耗,在RSSI,HCRL定位机制分析的基础上提出了一种改进型的节点定位算法:接收信号强度比定位算法(RSS-RL),通过仿真试验显示:RSS-RL定位算法不仅降低了节点定位复杂度,而且,提高了定位精度。

基于CAN总线的煤矿语音通信系统的设计

针对煤矿语音通信系统的现状,设计了一种能够满足煤矿远程语音通信的煤矿语音通信系统。该系统采用自带CAN控制器的PIC18F458作为主控芯片,AMBE2000作为语言编解码芯片,以CAN通信作为通信模式。详细介绍了系统的软硬件设计。通过实验证明该系统的声强、失真度、可懂度等指标均符合现场的需求。

ZigBee无线传感器网络在矿井巷道监测系统中的应用

为了满足矿井巷道环境多参数监测的需求,根据矿井巷道地形的特点,介绍了一种可靠的基于ZigBee无线传感器网络的矿井巷道监测系统。详细阐述了以CC2430为核心的传感器节点、以CC2430和MCP2515为核心的Sink节点的软硬件设计和工作流程。通过在某煤矿大巷实验,测得了2.4 GHz频率在井下的传输特性,并确定在巷道中两个无线传感器节点的距离为15 m时,可实时、可靠的监测巷道的环境参数。

基于现场总线的工作面液压支架监控系统的研究

根据CAN总线技术在煤炭系统的广泛应用,采用单片机MSP430F147,CAN控制器MCP2515,液晶显示器SMC1602A3-S等芯片设计开发了基于现场总线的液压支架监测装置,与I-FIX编写的上位机软件结合构成了工作面液压支架的实时在线监测系统。应用表明该系统实现了支架压力的自动实时监测。