坍塌事故后利用钢轨进行应急通信的系统设计

发布时间：2017-10-07 12:04

  本文关键词：坍塌事故后利用钢轨进行应急通信的系统设计

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【摘要】：我国是世界上主要的煤炭生产国与煤炭消费国,煤炭能源在我国能源结构中一直占据着很大比重,支撑着我国的经济发展。但是在煤炭生产的过程中,由于我国矿藏环境复杂,再加上煤矿企业管理不足,救援技术发展滞后,使得煤炭安全生产事故频发,严重威胁着煤炭工人的生命安全,制约着我国经济的进一步发展。在井下灾害救援通信方面,国内外现有井下通信设备存在着诸多问题,容易受到灾害影响而造成通信中断。当灾害发生后,被困人员往往无法使用现有通信设备及时与救援人员进行沟通,在实际救援过程中效果不佳,严重影响到了救援效率,研究一套新型、高效能的救援技术方法及相关设备迫在眉睫。针对以上问题,本文依据振动信号在固体中的传输特性,开展了利用矿井内钢轨传输信号的研究,实现了一种新型的用于坍塌事故后的利用钢轨进行应急通信的通信系统,并给出了系统设计方案和电路设计,完成了原理样机的研制。在系统方案设计中,从安全性,使用有效性,经济性出发,使用MCU(Micro Control Unit)控制产生振动信号并使其通过未彻底损坏钢轨、采用振动传感器拾取信号,利用DSP作为信号接收端处理器,对接收信号进行处理,最终实现应急通信的通信系统。本文独创性的提出使用振动信号作为传输信号,采用钢轨作为信号传输介质,详细论证了使用振动信号的可行性与实现方案。本文由系统总体设计、各模块电路实现、振动信号处理、实验结果与分析、总结与展望五部分组成。本文先介绍了该系统的总体设计,对系统的可行性进行分析,给出了通信系统的总体构架。然后针对系统的发送端与接收端各模块进行了详细设计与电路实现,并完成了原理样机的制作。针对钢轨中传输信号的特点,对钢轨中的振动信号进行研究,采用matlab对振动信号进行仿真,然后使用DSP进行实现,完成了后端对振动信号的处理。通过使用原理样机进行实地检测,通过对实验及其结果的分析、整理,基本实现了应急通信的要求。在文章的最后,针对该通信技术存在的问题与下一步研究的方向做出了总结。经试验测试,该通信系统能够实现传输信号的目的,利用钢轨进行应急通信系统的设计,解决了我国矿难救援中被困人员与救援人员间有效通信的难题,为隧道坍塌救援中应急通信问题的解决提供了新思路、新方法,具有良好的应用前景和实用价值及经济价值。
【关键词】：应急通信 振动传输 系统设计
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD771;TD655
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究意义10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 国内研究现状10-12
• 1.2.2 国外研究现状12
• 1.2.3 国内外研究现状分析12-13
• 1.3 本文的主要研究内容13
• 1.3.1 论文的组织架构13
• 1.4 课题研究特色与创新13-14
• 第2章 系统可行性研究与总体设计14-22
• 2.1 系统可行性分析14-20
• 2.1.1 传输介质选取的可行性14-15
• 2.1.2 传输距离可行性研究15-19
• 2.1.3 信号转化方式的研究19-20
• 2.2 系统总体设计20-22
• 第3章 模块硬件设计22-35
• 3.1 发送端硬件电路设计22-27
• 3.1.1 键盘控制模块22-23
• 3.1.2 显示屏23-24
• 3.1.3 供电模块24-25
• 3.1.4 振动发生模块25-27
• 3.2 接收端硬件电路设计27-35
• 3.2.1 信号检测端27-29
• 3.2.2 电源模块29-30
• 3.2.3 滤波电路30-31
• 3.2.4 数字信号处理器31-33
• 3.2.5 显示屏33-34
• 3.2.6 PC机接34-35
• 第4章 信号检测与处理35-59
• 4.1 信号检测35-46
• 4.1.1 示波器35-37
• 4.1.2 陷波器37-40
• 4.1.3 滤波器设计40-46
• 4.2 信号处理46-55
• 4.2.1 最小均方（Least Means Squares，LMS）算法46-50
• 4.2.2 递归最小二乘(Recursive Least Squares, RLS)算法50-54
• 4.2.3 小波算法54-55
• 4.3 有效信号判决55-59
• 第5章 实验结果及分析59-62
• 总结与展望62-64
• 文章总结62
• 展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-67
• 攻读学位期间取得的学术成果67

【参考文献】

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本文编号：987734