数字矿山综合无线局域网络

针对现代化煤矿生产和安全需求,在分析煤矿现有的监测、监控系统不足和无线电磁波在井下巷道的传播特性基础上,提出了集无线语音通信、无线视频监控、人员定位、环境监测、设备控制和生产管理等功能为一体的基于802.11标准的数字矿山综合无线局域网络。该网络具有传统煤矿监测、监控系统所无法比拟的优越性,提供了未来数字化矿山乃至无人作业工作面的可行性解决方案。

基于无线局域网的矿山井下定位技术研究

矿山井下的无线人员和机车定位对于提高矿山的生产效率,增强矿山安全生产水平具有重要的意义。在无线局域网(WLAN)系统架构下,基于接入点(AP)接收信号强度信息(RSSI),利用经验和估值相结合的算法实现了矿山井下的无线定位。通过试验证明,该方法可实现定位精度在9m以内,充分满足了矿山井下无线定位需求,克服了当前无线射频识别(RFID)技术仅能实现井下巡检功能的不足。

基于RSSI的矿山井下综合无线定位技术

为实现矿山井下人员和机车的实时定位,从而提高矿山的生产效率,增强矿山安全防护水平,在无线局域网(WLAN)系统架构下,基于接入点(AP)的信号强度信息(RSSI),利用综合的无线定位算法实现矿山井下的实时定位的需求。通过实验证明,该方法实现定位精度在3 m以内,能充分满足矿山人员和机车定位要求,克服了当前矿山井下采用无线射频识别(RFID)技术而仅能实现巡检功能的不足。

基于Ad Hoc网络的智能路灯路由协议研究

目前各大城市的路灯能源利用率普遍不高,且电费高昂,增加了管理和使用单位的经济负担。设计的无线智能路灯控制系统,采用无线自组织网络技术,可以实现路灯节能控制系统的智能化、信息化,而且具有可靠性高、成本低、节约电能的优势。详细介绍了智能路灯系统总体设计,在研究Cluster-Tree和AODVjr路由协议算法基础上提出了适合智能路灯无线控制系统的路由协议算法,并在NS2平台上进行了仿真。结果表明,设计的Ad Hoc路由协议相比其他协议更适合于该系统的应用。

基于高速数字电路的延迟线设计

介绍了基于高速的AD、DA,以及大容量FIFO的数字延迟线硬件和软件设计方法。阐述了一种总延迟时间长、延迟步长时间短,且延迟时间控制灵活的数字延迟线设计思路和方法,同时对设计中的关键问题进行了理论阐述和推导。

煤矿视频编码帧内预测模式快速算法

针对煤矿井下这一特殊环境下的视频监控要求和视频序列特点,提出了基于H.264/AVC标准的煤矿井下视频编码的一种帧内预测模式快速算法。通过仿真实验证明,该算法与原H.264/AVC标准算法相比,对于IPPPP类型帧序列,可节约15%左右的编码时间;对于全I帧视频序列,可节约30%左右的编码时间,而视频质量(PSNR)和码率几乎不变。

矿井监控图像的分形编码

针对井下光照度低,监控图像对比度低,平滑区域较多这一特点,为了提高煤矿井下监控图像的分形压缩编码的效率,采用了基于平滑块处理的分形编码算法。在进行分形编码时,预先设定图像D块及R块的方差阈值,将方差小于其阈值的所有D块剔除在码本之外,对于方差小于其阈值的所有R块不进行搜索匹配,而是直接赋以均值。实验研究结果表明:基于平滑块处理的分形编码算法比基本分形编码算法更有效。该算法的实现提高了分形编码的效率,有助于解决煤矿井下监控图像的低比特率传输问题。

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。

基于SIP协议的嵌入式VoIP语音终端实现和协议分析

实现了一款嵌入式语音通信终端。该终端硬件系统采用飞凌嵌入式开发板OK6410,其核心板采用以ARM11为内核的处理器S3C6410。该终端软件部分基于嵌入式WINCE操作系统,实现了基于SIP协议的LINPHONE代码的移植和分析。首先,分析了所涉及语音通信终端的硬件和软件架构;其次,重点对LINPHONE的工作流程和SIP协议进行了分析;最后,通过测试表明该终端系统具有良好的话音通信质量。

基于EPON技术的矿用综合数据接入网关设计

针对煤矿监测监控系统数据接口众多,无法实现数据的统一通信和共享的现状,结合EPON技术的优势,设计了一种基于EPON技术的矿用综合数据接入网关。该网关可实现煤矿井下不同接口数据的综合接入和不同系统之间的数据共享。井下实际测试结果表明,该网关主干网络通信速率达到了750Mbit/s,主干网络传输距离达15km,线路冗余切换时间小于100ms。

矿用无线传感器节点低功耗设计与实现

低功耗是无线传感器网络设计中的关键问题。本文以低功耗单片机MSP430为MCU,设计一种应用于矿用顶板离层无线监测系统的无线传感器采集节点。该节点主要功能是运用无线唤醒(WOR)模式,周期性监听信道,实时采集位移数据,并通过RF通信模块传送至监控分站。在分析MSP430的低功耗原理及工作模式的基础上,从硬件设计、工作原理、通信方式上详细阐述节点的低功耗设计技术,同时介绍节点低功耗的应用实现。经过测试,该无线传感器节点具有功耗低、可靠性高的特点,从而最大限度地利用有限的电池能量,在恶劣的矿井环境下具有较高的实用价值。

超声波透金属通信中信道交织器的设计和性能分析

针对超声波透金属(UTM)信道所产生的连续错误比特问题,提出了一种UTM通信的多输入信道交织器。利用多输入交织器的分组思想和UTM信道功率增益的周期振荡特性,首先将编码比特进行分组,使每组比特的错误概率变化平缓;然后对每组的编码比特进行移位和矩形交织,这样不仅保证了同一组的交织比特分散在不同的振荡周期中,避免了连续的比特都具有较高的错误概率,而且保持了原有的比特位置序列,降低了不等差错保护(UEP)的影响;最后分析了随机交织器和所提交织器的近似误比特率性能,并通过仿真进行了验证。仿真结果表明,所提交织器提高了UTM通信系统的频率分集,在高信噪比时具有比随机交织器更低的误比特率。

基于模糊控制的LED植物补光照明系统设计

针对植物生长所需要的光环境时变、非线性从而难以建立精确数学模型的问题,采用模糊控制算法实现植物生长光环境的精确稳定控制。设计基于Lab VIEW的上位机,界面设定不同植物或同一植物不同生长阶段的红、蓝、绿波段的光量子通量密度值(PFD),下位机采用3个传感器实时检测红蓝绿波段的光量子通量密度,根据传感器输出电压差信号进行推理与决策,得到LED光源模块控制量,动态调整PWM值,控制LED光源输出红、蓝、绿光强度,以保证植物所需的红、蓝、绿PFD值为设定值。仿真及实验表明:系统实现了可精确稳定控制红、蓝、绿光光强度输出的智能调节,满足植物生长对光环境的需求。

超声波透金属通信中子载波快速筛选比特填充算法

针对贪婪比特填充算法复杂度较高的问题,提出了一种用于超声波透金属通信的子载波快速筛选比特填充算法。通过BER近似公式和泰勒公式推导出子载波BER增量的近似表达式,将其作为贪婪比特填充算法中筛选子载波的依据,先筛选子载波再计算其BER,使贪婪算法不需要计算所有子载波的新BER。仿真结果表明,所提算法可达到贪婪比特填充算法的数据速率,节省了约3/4的子载波BER计算,大大降低了计算量。

煤矿井下机车无线定位遥控方案研究

中国很多煤矿已经进入深部开采阶段,为避免煤矿工人驾驶机车进入危险矿区,提出一种机车无线定位遥控方案。该方案可以实现对矿区的远程开采。WiFi无线通信技术在机车上的使用,能对机车进行视距范围内的无线控制。Mesh基站是遥控座椅与机车之间数据传送的桥梁,用于加大无线通信距离。无线定位算法的研究和视频摄像头的使用,可以让工作人员在监控中心实时观察机车当前位置和周围情况。

基于Mesh网络的远程控制系统研究与实现

实现基于Mesh网络的远程控制系统。距离数十公里也可以通过观看操作中心监控图像来操纵设备,并且视频画面不卡顿,操作流畅没有误动作,系统体验友好。从各个子系统的原理和设计入手,完成Mesh基站的网络架构、通信协议设计和软硬件设计,最终实现远程控制系统。对整个远程控制系统的实现进行详细分析,通过对通信环境的测试,得出第一手的数据,计算出丢包率、延时、抖动等重要参数。保证整个系统的Qo S接近实际需求。以控制铲运机为例,但是不局限于此,可用于其他远程控制类设备。

IEEE 802.16e协议调度服务性能模拟研究

为了评估IEEE 802.16e协议的QoS性能,分析了IEEE 802.16e协议保证QoS的方法及MAC层所定义的5种调度服务,通过NS-2模拟实现了对五种调度服务的模拟。然后对模拟结果进行了量化分析和讨论。研究结果对改进IEEE 802.16e协议的QoS支持具有一定的意义。

高速列车信号安全防护系统(ATP)人机工程的研究

对高速列车信号安全防护系统 (ATP)所涉及到的一些人机工程学问题作了详细的说明 ,给出了司机操作环境和司机台显示器人机界面的设计思想 。

超声透金属通信的简化频域信道模型

针对已有的超声透金属通信信道模型较为复杂的问题,提出了一种简化的频域信道模型.利用超声在金属墙中传播的指数衰减特性和回波等时间间隔特性,推导出超声在金属墙中传播的频率响应,然后将频率响应与用高斯函数近似表示的压电换能器幅频特性相结合,最后通过缩放系数和平移系数对频率响应进行了修正,得到了超声透金属通信的简化频域信道模型.利用有限元仿真验证了超声在金属墙中传播的特性,并将所提简化模型与已有的模型进行了比较,结果表明:两种模型中金属墙、换能器及整体信道的幅频曲线都相接近,验证了所提简化模型的准确性.

基于H.264的煤矿井下无线视频通信

根据煤矿井下对于无线视频通信的要求,分析了H.264视频压缩标准的特点,针对于煤矿井下这一特殊的受限空间和视频监视对象的特点,提出了实现煤矿井下无线视频通信的编码理论和技术可行性方案,为以后的具体实施奠定了基础。