OPM技术在矿井气体监控系统中应用.pdfVIP

第31卷第4期 杭州电子科技大学学报 Vd31．No．4 d 2011年鸺月 JournalH∞粤hDiW函Univenlty Aug．2011 OPM技术在矿井气体监控系统中的应用 乔晓娇，吴哲夫，刘 庆 (浙江工业大学信息工程学院，浙江杭州310023) 摘要：该文提出了一种用于矿井气体监控系统中的具体实现方案，采用具有超低功耗、高抗干扰性 HCS08系列单片机与新型无线通信技术OPM相结合，对当前有毒气体的动态变化特性进行分析， 实现对有毒气体浓度全方位实时检测定位和智能报警，该系统主要由手持检测终端、路由器、监控 中心构成，采用有线和无线相结合的方式，地面控制中心可以对井下人员的实时跟踪定位，以大大 降低矿井生产安全隐患。 关键词：气体检测；无线自组网技术；单片机 中图分类号：TN923· 文献标识码：A 文章编号：1001-9146(2011)04—0169—04 O 引 言 目前，国家对矿井安全生产的重视程度己提高到前所未有的高度，但是现有的矿井下无线通讯技 MeshNet． 术不能满足矿井气体监控实时性的要求¨引，论文提出了基于无线自组网例(Opportunistic works，OPM)的矿井气体监控和人员定位的设计方案，利用无线监控与定位系统智能终端的无线网络， 采用自动标定方法，无需人工于预，解决气体传感器的精度问题，使低成本的催化气体传感器能大规模 用于矿井气体监控；将监控、定位、照明、警报、灯光信号通讯有效结合，成为井下工作人员随身携带的气 体实时监控与定位的设备。 l无线自组网OPM技术 OPM技术是一个大规模的认知无线网络技术，是由加拿大OMESH公司研发的新一代无线通信技 术；与802．15．4和TCP／IP协议标准兼容。OPM技术优点如下：保证实时跟踪信息及警报信号的无线 通信，网络扩张性不受无线多跳数的限制；适机动态地使用网络资源；大规模智能组网，每网关可支持 65535个节点；即设即用的布网和运营，毫秒级组网时间；高效抗干扰特性，直接使用免授权频段。目前 的各种无线通信技术的比较如表l所示。 基于以上比较分析，选择OPM无线通信技术，通过扩展实时跟踪定位功能，可以很好的满足矿井人 员定位系统的需要。 2系统总体设计 井下人员定位系统№】主要由终端设备、路由器和中央监控中心3部分组成。 收稿日期：2011—06—10 作者简介：乔晓娇(1984一)，女，河南永城人。在读研究生，通信与信息系统． 170 杭州电子科技大学学报 2011年 表1各种无线通信技术的比较 终端设备是本系统设计的核心，它是由一个具有4种气体传感器检测的便携式复合气体装置，通过 LCD显示屏实时显示当前作业环境的气体浓度和状况。当气体浓度超标时，终端设备能立即启用声光 和振动报警，并立即通过OPM射频收发技术传输到监控中心与相邻节点，极大地方便了井下人员和地 面人员的联络。终端设备结构框图如图l所示： 7高精 I照墨lI鬟．卜 度、 低功 7 ■D9S0 I堕墨I匮日一 耗模 8DZ∞ 数转 处理 换荟 7