中南大学毕业答辩模板综述.pptx

指导老师：某某某 教授 基于物联网的矿山井下人机监控 学生：某某某 电气工程及其自动化1204班 概述 人机监控系统 基于 实现 采用 包含 识别定位功能 位置显示功能 轨迹查询功能 调度指挥功能 环境监测功能 报警管理功能 无线传感网络子系统 人员设备定位子系统 调度指挥子系统 环境监测子系统 传感器技术 通信技术 数据库软件技术 物联网技术 井下的识别和通信都采用无线方式 分析系统需求并构建总体结构框架 构建了系统数据库 设计了系统的通信协议 选择了合适的定位算法 编写了监控系统的界面和功能实现程序 本文的特点主要体现在以下几个方面 目录 1 背景意义 2 研究现状 3 需求分析 4 总体结构 5 定位算法 6 通信协议 硬件软件 测试总结 7 8 背景意义 研究现状 需求分析 总体结构 定位算法 通信协议 硬件软件 ●井下改用无线网络传输数据，随着采掘 推进可以及时跟进部署 ●实时定位人员和设备位置，便于调度指 挥和管理 ●禁区报警可以预防事故，灾害报警能够 及时组织撤离 ●轨迹回放提高事故救援效率，减小损失 ●矿业是国民经济的重要组成部分 ●技术和管理落后导致事故频发 ●目前多数监控系统侧重环境监测，人机 定位方面不足 ●井下大多采用有线网络传输监控数据， 难以跟进部署 ●物联网的兴起为监控系统信息化和智能 化提供了有效的解决方案 测试总结 背景 意义 识别技术 目前用于井下人员和设备识别的技术主要是无线射频识别技术（RFID）、地理信息系统（GIS）、控制器局域网络（CAN）等 通信技术 目前用于井下数据通信的技术主要是WiFi无线通信技术、ZigBee无线通信技术、码分多址（CDMA）通信技术以及泄露和透地通信技术等 定位算法 目前常用的井下定位算法是三点定位算法、质心定位算法、三角测量定位算法、基于信号传播时间或时间差定位算法以及基于RSSI测距的定位算法 背景意义 研究现状 需求分析 总体结构 定位算法 通信协议 硬件软件 测试总结 背景意义 研究现状 需求分析 总体结构 定位算法 通信协议 硬件软件 测试总结 功能 描述 识别定位 能够区分井下的每一个人员和设备的身份标志和确定他们的实时位置，为后续功能提供基础支持 位置显示 在计算机屏幕上动态显示和更新井下人员和设备的位置分布情况，以便监控人员动向和井下生产状态 轨迹查询 能够记录和查询每一个人员和设备最近的任意时刻在井下的具体位置和行动轨迹，便于在事故发生后确定井下人员的位置分布并实施相应的救助方案 调度指挥 能够根据人员和设备的位置信息进行调度指挥管理，分派人员和设备到需要的区域执行任务 环境监测 能够通过井下布置的环境监测传感器采集周围环境信息并上传到地面监控系统分析处理，确保生产环境安全 报警功能 实现井下作业人员进入危险禁区自动报警功能、井下作业人员与井上监控人员发现井下危险时互相报警功能，使得发生危险时井下作业人员能够及时撤离危险区域 系统功能需求表 系统的工作原理是：射频收发器安装在矿井下已知的参考位置，有源射频标签由井下人员和设备携带。当标签进入收发器的识别范围后，收发器就会接收到有源射频标签发出的身份信息。然后，收发器和环境传感器分别将采集的标签信息和环境数据传送给WIFI路由器，WIFI路由器再将数据转发给WIFI基站经有线传送给井上的人机监控系统，由系统的各功能模块软件来分析利用上传的数据实现各自的识别定位、记录存储、轨迹查询、调度指挥、环境监测和报警管理等功能。 背景意义 研究现状 需求分析 总体结构 定位算法 通信协议 硬件软件 测试总结 背景意义 研究现状 需求分析 总体结构 定位算法 通信协议 硬件软件 测试总结 本文系统采用三点定位和质心定位相结合的定位算法，井下巷道模型如下 已知射频收发器节点1、2、3的坐标分别为 J1（x1，y1）、J2（x2，y2）、J3（x3，y3） 接收信号强度（RSSI）测距公式为 可以求出井下人员或设备到节点1、2、3的 距离分别为 那么分别以J1、J2、J3为圆心，以d1、d2、d3为半径的圆相交于一点，这一点的坐标就是井下人员或设备的坐标 联立以上式子就可以求出井下人员和设备的坐标在RSSI值没有误差的理想情况下必有唯 背景意义 研究现状 需求分析 总体结构 定位算法 通信协议 硬件软件 测试总结 一解，即三个圆相较于一点，如下图A所示 个交点，将两个交点坐标分别代入 (x3-x)2+(y3-y)2 中比较大小，较小的即为距离圆J3圆心较近的交点坐标（xc，yc），同理可以求得圆J2、J3的两个交点中距离圆J1圆心较近的交点坐标（xa，ya）和圆J1、J3的两个交点