題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項目名稱：
- 無線礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 設(shè)計一種無線礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)，運用ZigBee無線技術(shù)，ARM嵌入式技術(shù)解決現(xiàn)有礦井監(jiān)測系統(tǒng)的諸多缺點。系統(tǒng)通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報警短信，通過ARM嵌入式控制終端實現(xiàn)實時靈活監(jiān)控，通過PC機實時顯示并存儲井下數(shù)據(jù)及控制監(jiān)測點的開啟與關(guān)閉。
- 詳細(xì)介紹：
- 系統(tǒng)有兩大部分構(gòu)成：地面部分，井下部分 其中地面部分包括： 1.PC機（監(jiān)控中心），用于管理系統(tǒng)； 2.ZigBee地面協(xié)調(diào)器，用于集中接收的數(shù)據(jù)； 3.用戶電話，用于實時接收報警短信，可遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)； 4.地面報警模塊，出現(xiàn)險情時報警提示地面工作人員； 其中井下部分包括： 1.ARM嵌入式手持終端，用于移動監(jiān)控和控制傳感器節(jié)點 2.ZigBee路由節(jié)點，用于數(shù)據(jù)傳輸接力，也可以加傳感器，增加監(jiān)測點 3.ZigBee傳感器節(jié)點（監(jiān)測節(jié)點），和各種傳感器相連，以監(jiān)測井下安全因素 4.井下報警模塊，出現(xiàn)險情時用于及時提醒井下工作人員 系統(tǒng)通過ZigBee無線組網(wǎng)，傳感器實時采集井下氣體濃度、溫濕度等安全信息，通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)無線傳輸數(shù)據(jù)，發(fā)往監(jiān)控中心，可在PC機和ARM嵌入式控制終端上顯示實時信息，當(dāng)出現(xiàn)險情時可通過GSM發(fā)送短信告知用戶，短信內(nèi)容包括超標(biāo)數(shù)據(jù)和監(jiān)測點的所在位置，同時地面和井下的聲光報警器報警，及時告知用戶險情，PC機界面顯示遇險情況?？赏ㄟ^PC機、短信、ARM嵌入式控制終端控制監(jiān)測節(jié)點的開啟和關(guān)閉。隨著網(wǎng)絡(luò)的擴大，在整個無線網(wǎng)絡(luò)中可增加路由節(jié)點，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，且監(jiān)測節(jié)點可根據(jù)用戶需要隨意增加或移動。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 傳統(tǒng)的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)存在以下問題：有線通信方式布線復(fù)雜，勞動強度高；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對固定，不適合掘進(jìn)工作面延伸的動態(tài)變化要求；監(jiān)測點相對固定，容易出現(xiàn)監(jiān)測盲區(qū)，工作現(xiàn)場的通信線路容易破壞，破壞后的恢復(fù)周期一般較長；通信線路維護成本高，造成部分煤礦出現(xiàn)邊維護、邊生產(chǎn)的違規(guī)現(xiàn)象甚至有些煤礦干脆不維護。傳統(tǒng)的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)很難達(dá)到動態(tài)的、全方位的監(jiān)測，為了克服這些缺陷，提出采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，建立礦井安全無線監(jiān)控系統(tǒng)。 設(shè)計一種無線礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)，應(yīng)用ZigBee無線技術(shù)，ARM嵌入式技術(shù)解決了現(xiàn)有礦井監(jiān)測系統(tǒng)的諸多缺點。系統(tǒng)通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報警短信和控制井下監(jiān)測點的開啟與關(guān)閉及提取數(shù)據(jù)，通過ARM嵌入式手持終端實現(xiàn)實時靈活監(jiān)控。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、靈活度大、使用周期長等特點，將得到很好的應(yīng)用。 系統(tǒng)通過ZigBee無線組網(wǎng)，傳感器實時采集井下氣體濃度、溫濕度等安全信息，通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)無線傳輸數(shù)據(jù)，發(fā)往監(jiān)控中心，并在PC機和ARM嵌入式手持移動終端上顯示實時信息，當(dāng)出現(xiàn)險情時可通過GSM發(fā)送短信告知用戶，短信內(nèi)容包括超標(biāo)數(shù)據(jù)和監(jiān)測點的所在位置，同時地面和井下的聲光報警器報警，即使告知用戶險情，PC機界面顯示遇險情況?？赏ㄟ^PC機、通過手機發(fā)送短信、ARM嵌入式手持移動終端控制監(jiān)測節(jié)點的開啟和關(guān)閉，還可通過PC機隨時提取以往的監(jiān)測數(shù)據(jù)，大大提高了系統(tǒng)的性能。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 系統(tǒng)利用ZigBee構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，解決了有線傳輸?shù)谋锥?；通過ARM控制終端控制監(jiān)測節(jié)點的開啟和關(guān)閉，實時顯示信息，解決了系統(tǒng)監(jiān)控的局限性；GSM遠(yuǎn)程報警提示，監(jiān)測節(jié)點靈活移動，提高系統(tǒng)靈活性。ZigBee具有低功耗、低成本、通信安全可靠、網(wǎng)絡(luò)容量大等特點，網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點之間可相互通信，網(wǎng)路中節(jié)點的退出不會影響整個網(wǎng)絡(luò)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年申請實用新型專利
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場演示、錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 系統(tǒng)傳感器采集信息，ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸傳輸數(shù)據(jù)，ARM控制終端、PC機顯示實時數(shù)據(jù)。出現(xiàn)險情時，監(jiān)控中心聲光報警器報警，GSM發(fā)送報警信息。用ARM控制終端、PC機控制采集節(jié)點的關(guān)閉和開啟。系統(tǒng)解決了現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)的諸多缺點，可用其替換現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)采用的ZigBee技術(shù)應(yīng)用前景廣泛，未來幾年里將在工業(yè)控制、智能家居、汽車自動化、樓宇自動化、消費電子、醫(yī)用設(shè)備控制等多個領(lǐng)域中被應(yīng)用。
同類課題研究水平概述
- 傳統(tǒng)的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)存在以下問題：有線通信方式布線復(fù)雜，勞動強度高；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對固定，不適合掘進(jìn)工作面延伸的動態(tài)變化要求；監(jiān)測點相對固定，容易出現(xiàn)監(jiān)測盲區(qū)，工作現(xiàn)場的通信線路容易破壞，破壞后的恢復(fù)周期一般較長；通信線路維護成本高，造成部分煤礦出現(xiàn)邊維護、邊生產(chǎn)的違規(guī)現(xiàn)象甚至有些煤礦干脆不維護。傳統(tǒng)的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)很難達(dá)到動態(tài)的、全方位的監(jiān)測。 目前國內(nèi)礦井安全監(jiān)測主要是采用將傳感器安裝到指定位置，人員定期巡檢手工采集信息，由巡檢員帶到地面進(jìn)行分析。還有就是巡檢員攜帶手持檢測設(shè)備到達(dá)指定地點，手持設(shè)備自動檢測瓦斯?jié)舛鹊拳h(huán)境參數(shù)并記錄下來，再由巡檢員帶回地面分析。例如成都酷安科技有限公司生產(chǎn)的YJG型光學(xué)甲烷巡檢網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管系統(tǒng)，就是通過巡檢員手持設(shè)備上的光學(xué)甲烷檢測儀收集瓦斯信息，并將所檢測到的瓦斯數(shù)據(jù)及瓦斯檢測員的整個檢測過程完整記錄下來。另外北京華信協(xié)同科技有限責(zé)任公司也推出煤礦安全數(shù)字化智能巡檢系統(tǒng)，它同樣需要瓦檢員親自到達(dá)指定地點收集信息。 而Zigbee是一種近年來才興起的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它出現(xiàn)的時間較短，2004年底才由Zigbee聯(lián)盟發(fā)布了1.0版本規(guī)范，尚未進(jìn)入大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用；但是ZigBee低成本、低功耗和易部署的技術(shù)特點為它的應(yīng)用和推廣打下了良好基礎(chǔ)。目前，ZigBee技術(shù)已經(jīng)作為模塊解決方案用于大規(guī)模生產(chǎn)。到目前為止，ZigBee在數(shù)字家庭的應(yīng)用量還不是很大，現(xiàn)主要應(yīng)用還是在家電遙控、燈光控制、門禁領(lǐng)域。未來ZigBee應(yīng)用將向燈光控制、便攜設(shè)備領(lǐng)域拓展。在兩三年內(nèi)一些手持式設(shè)備將會采用ZigBee芯片，進(jìn)行家電控制、小額付款等。ZigBee芯片也將更多地與一些終端產(chǎn)品的芯片進(jìn)行集成。無線測控系統(tǒng)的市場發(fā)展迅速，最近業(yè)界也掀起了一場無線應(yīng)用的革命，我國也不甘落后，開發(fā)了一系列用于糧情監(jiān)控、水文氣象遠(yuǎn)程實時監(jiān)控等無線測控系統(tǒng)，自從Zigbee技術(shù)誕生之日起，它的低成本、小體積、低消耗等特點就成為人們關(guān)注的焦點，目前，基于Zigbee技術(shù)的無線溫濕度測控技術(shù)已經(jīng)成為產(chǎn)品競爭力的一個重要因素。我國已提出了基于Zigbee技術(shù)的無線溫濕度測控系統(tǒng)完整的解決方案，相信在不遠(yuǎn)的將來這種系統(tǒng)會在各種應(yīng)用中發(fā)作用。但是目前，將Zigbee技術(shù)應(yīng)用于礦井安全監(jiān)測的還幾乎沒有。
