智能安全监控系统在煤矿定位控制中的应用研究

发布时间：2021-06-17 02:34

　　随着经济的高速发展，煤矿资源作为我国最重要的能源之一，它的需求量日渐增大。随着煤矿采掘的不断扩大和加深，煤矿安全监控系统已不能满足实际的需要。目前的煤矿安全监控系统中有几个突出的问题：（1）某些情况下发生通信失败现象；（2）采矿时数据采集越来越困难；（3）信息传输距离不确定；（4）不能实时获取人员定位信息；（5）人员定位精度偏低。所有这些问题都将影响煤矿安全监控系统的稳定性。所以，一种智能煤矿安全监控系统的发展和应用非常重要，它能保证快速的数据采集、高精度的人员定位、可靠的数据传输以及友好的用户界面。针对上述出现的问题，本文提出了一种基于煤矿监控和控制应用的智能煤矿安全监控系统。它主要由人员定位子模块、数据采集子模块和基于CAN总线的分站节点传输子模块组成。在深入研究传统定位算法基础上，提出一种基于接收信号强度的权值定位算法，实现了人员的精确定位；通过深入研究无线通信模块，实现两个节点的相互通信，并在此基础上，实现了标识卡、无线基站和有线基站之间的无线路由组网；研究矿用传感器，实现传感器数据分时高速自动采集；针对井下通信出现失败的问题，设计了CAN/以太网转换网关，实现了数据的高速传输... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

煤矿安全监控系统整体框图

图 3-2 定位估算流程2.1 TOA/TDOA 定位算法TOA 定位算法是已知目标节点信号到达参考基站的时间 t 情况下，根据时计算出目标节点与参考基站距离 s，然后通过计算目标节点与多个参考基站的离来确定目标节点的位置。其基本原理是：在目标节点与参考基站时间同步的况下，目标节点发送数据包给参考基站，数据包包含发送信号与时间同步消息，考基站接收到同步消息，记录接收数据包的时间[21]-[25]。TDOA 定位算法是在OA 定位算法基础上的改进，它是已知目标节点信号到达两个相邻参考基站的间差△t 或目标节点发送两个不同的信号到达同一参考基站的时间差△t′情下，根据时间差△t 或△t′来计算参考点与目标点距离，然后利用多组参考基与目标节点计算最终确定目标节点位置。与 TOA 相比，TDOA 算法可以不用入专门的时间戳，不存在同步误差和多径时延误差，因此定位精度得到一定提。

可以看出距离d与接收功率存在着一定的关系。2 21 1 1d ( x x ) ( y y)2 22 2 2d ( x x ) ( y y)2 23 3 3d ( x x ) ( y y)2 24 4 4d ( x x ) ( y y)在方程(3-13)-(3-16)中，已知4个基站节点位置情况下，任意2组方得定位标签所在的位置。在理想的环境中，任意两组求得的定位标签的；在非理想环境中，任意2组求得的定位标签位置不同，从而产生理想环境为室内或者障碍物环境，RSSI会受到金属物体、电磁场重叠射等的影响，从而导致很大的误差。1J12wJ1RSS


本文编号：3234284