煤礦課程設(shè)計--煤礦信息化系統(tǒng)綜合設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　設(shè)計題目 煤礦信息化系統(tǒng)綜合設(shè)計 </p><p>　　系 部 計算機工程系 </p><p>　　專 業(yè) 班 級 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)12-11 </p><p><b>　　課程

2、設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　教研室主任（簽名） 系（部）主任（簽名） 年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　煤礦安全生產(chǎn)關(guān)系人們的安全，關(guān)系著煤礦行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。通過煤礦信息化系統(tǒng)綜合設(shè)計的需求分析，設(shè)計一個簡單的集煤礦監(jiān)控、人員定位

3、、無線通訊于一體的井下煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)＂管控一體＂的井下安全生產(chǎn)模式。系統(tǒng)設(shè)計以安全生產(chǎn)為原則，以人員定位和無線通訊為核心，配置各個監(jiān)控分站和傳感器的參數(shù)，并在監(jiān)控主機上安裝相應(yīng)的軟件，實現(xiàn)礦井協(xié)調(diào)統(tǒng)一的綜合監(jiān)測、監(jiān)控、調(diào)度指揮與控制。并且詳細論述井下安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、功能和工作原理。</p><p>　　關(guān)鍵詞：無線通訊；人員定位；傳感器；監(jiān)控主機；分站</p

4、><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 系統(tǒng)概況1</p><p><b>　　1.1建設(shè)目標1</b></p><p><b>　　1.2建設(shè)要求1</b></p><p><b>　　1.3建設(shè)內(nèi)容2<

5、;/b></p><p>　　第2章 總系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3</p><p>　　第3章 井下安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)4</p><p>　　3.1井下煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的組成4</p><p>　　3.2煤礦監(jiān)控的系統(tǒng)主要設(shè)備4</p><p>　　3.2.1 CQQCC6200地面環(huán)網(wǎng)交換機4</p><

6、;p>　　3.2.2 KHX 90型通訊線路避雷器4</p><p>　　3.2.3 KG9701A型低濃度甲烷傳感器5</p><p>　　3.2.4 GTH500(B)型一氧化碳傳感器5</p><p>　　3.2.5 GF型風流壓力傳感器5</p><p>　　3.2.6 GFW15型風速傳感器5</p>

7、<p>　　3.2.7 KGU9901型液位傳感器6</p><p>　　3.2.8 GFK40T型風門開閉狀態(tài)傳感器6</p><p>　　3.2.9 GT-L(A)型開停傳感器6</p><p>　　3.3煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)7</p><p>　　3.4煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的功能7</p><p>　　

8、3.5煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理7</p><p>　　第4章 人員定位系統(tǒng)8</p><p>　　4.1人員定位系統(tǒng)的組成8</p><p>　　4.2人員定位系統(tǒng)主要設(shè)備8</p><p>　　4.2.1 FDY50型礦用移動式讀卡器8</p><p>　　4.2.2 KGE116C/D型識別卡8</

9、p><p>　　4.3人員定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)9</p><p>　　4.4人員定位系統(tǒng)的功能9</p><p>　　4.5人員定位系統(tǒng)的工作原理10</p><p>　　第5章 無線通訊系統(tǒng)11</p><p>　　5.1無線通訊系統(tǒng)的組成11</p><p>　　5.2無線通訊設(shè)備主要設(shè)備

10、11</p><p>　　5.2.1 KTW118K(B)型礦用無線通信基站11</p><p>　　5.2.2 KTW117K(C)礦用本安型手機11</p><p>　　5.3無線通訊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)12</p><p>　　5.4無線通訊系統(tǒng)的功能12</p><p>　　5.5無線通訊系統(tǒng)的工作原理13&l

11、t;/p><p><b>　　第6章 總結(jié)14</b></p><p><b>　　參考文獻15</b></p><p><b>　　第1章 系統(tǒng)概況</b></p><p><b>　　1.1建設(shè)目標</b></p><p>　　

12、此次煤礦信息化系統(tǒng)綜合設(shè)計的內(nèi)容主要是建設(shè)一個集煤礦監(jiān)控、人員定位、無線通訊于一體的信息化系統(tǒng)，將礦井的各個控制系統(tǒng)及各工業(yè)現(xiàn)場的視頻監(jiān)控匯聚到集成監(jiān)控平臺，充分考慮子系統(tǒng)的接入與整合，節(jié)省投資、資源共享，提高系統(tǒng)功能，從而為信息化礦井建設(shè)奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。</p><p>　　系統(tǒng)建成后，使各自動化子系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行有效集成和有機整合，實現(xiàn)相關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的綜合分析，集控中心人員或相關(guān)專業(yè)部門人員通過相應(yīng)的權(quán)限對安

13、全和生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)設(shè)備實時監(jiān)測和進行必要的控制，實現(xiàn)全礦井的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)調(diào)度、決策指揮的信息化，為礦井預(yù)防和處理各類突發(fā)事故和自然災(zāi)害提供有效手段。</p><p>　　總之：系統(tǒng)運行后，設(shè)備穩(wěn)定，傳輸可靠，系統(tǒng)安全，實現(xiàn)三網(wǎng)合一，達到監(jiān)控、管理、通訊一體化的目的，建成本質(zhì)安全型的數(shù)字化礦井。</p><p><b>　　1.2建設(shè)要求</b></p>

14、<p>　　煤礦信息化系統(tǒng)由軟件集成和硬件部分組成，集控中心服務(wù)器與井下子系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)交換方式進行數(shù)據(jù)通信與采集，并對數(shù)據(jù)進行有效綜合集成，將實時、歷史及綜合的數(shù)據(jù)形成生產(chǎn)調(diào)度信息，分析后為管理層提供決策依據(jù)，專業(yè)操作員根據(jù)相關(guān)信息對各系統(tǒng)進行操控，從而實現(xiàn)煤礦監(jiān)控、人員定位、無線通訊一體化。</p><p><b>　　基本功能如下：</b></p><p&

15、gt;　　1、在物理上和邏輯上充分考慮硬件和軟件冗余，確保網(wǎng)絡(luò)的安全。</p><p>　　2、實現(xiàn)無線通訊，確保通訊系統(tǒng)可以及時的傳達信息。</p><p>　　3、監(jiān)控主機能實時、準確的采集到子系統(tǒng)的工況及環(huán)境參數(shù)，實現(xiàn)監(jiān)測與控制。</p><p>　　4、系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定性強，界面友好，操作簡單，維護方便。</p><p>　　5、實時顯

16、示監(jiān)測點的狀態(tài)與數(shù)據(jù)。</p><p>　　6、系統(tǒng)實現(xiàn)信息高度集成。</p><p><b>　　1.3建設(shè)內(nèi)容</b></p><p>　　煤礦信息化系統(tǒng)通過地面集控中心主機對子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)的采集主要由各個傳感器來實現(xiàn)，從而使子系統(tǒng)數(shù)據(jù)達到有效集成，無線通訊基站為煤礦信息化系統(tǒng)建立了網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺，總體實現(xiàn)綜合監(jiān)測控制和無線通訊。&l

17、t;/p><p><b>　　具體建設(shè)內(nèi)容如下：</b></p><p><b>　　1、煤礦監(jiān)控系統(tǒng)</b></p><p>　　千兆工業(yè)以太網(wǎng)傳輸平臺就相當于在礦區(qū)修建了一條信息高速公路，通過在地面及井下部署工業(yè)以太網(wǎng)交換機組成千兆工業(yè)以太網(wǎng)，將來井上井下各控制系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)都能夠通過此傳輸平臺匯聚到礦調(diào)度集控中心。&

18、lt;/p><p><b>　　2、人員定位系統(tǒng)</b></p><p>　　各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過信息高速公路傳輸?shù)浇y(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫，通過調(diào)度集成監(jiān)控平臺可以對全礦井的控制數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的管理</p><p><b>　　3、無線通訊系統(tǒng)</b></p><p>　　無線通信(或稱無線電通信)的類型很多，可以

19、根據(jù)傳輸方法、 頻率范圍、 用途等分類。不同的無線通信系統(tǒng)，其設(shè)備組成和復(fù)雜度雖然有較大差異，但它們的基本組成不變，礦井無線通訊系統(tǒng)是充分考慮煤礦井下的工作環(huán)境與生產(chǎn)調(diào)度等特點專為煤礦服務(wù)的無線通訊系統(tǒng)、既有地面無線通訊設(shè)備的高可靠性，又有可作為煤礦井下的無線信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺的高性能，實現(xiàn)煤礦井下的無線調(diào)度移動通訊的功能。</p><p><b>　　第2章 總系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</b&

20、gt;</p><p>　　本次課程設(shè)計主要有三個主機，分別為井下煤礦監(jiān)控主機、人員定位主機和無線通訊主機，在實驗中使用了七個傳感器，這些傳感器、讀卡器和天線分別由三個分站管理和監(jiān)控，在主機安裝相應(yīng)的軟件并進行配置之后，可對整個系統(tǒng)進行簡單的操控和管理。如下圖2.1 煤礦信息化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)所示。</p><p>　　圖2.1 煤礦信息化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)</p><p>

21、　　第3章 井下安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)</p><p>　　3.1井下煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的組成</p><p>　　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分為管理層、控制層和設(shè)備層三層結(jié)構(gòu)。</p><p>　　1、管理層為礦地面局域網(wǎng)系統(tǒng)；管理層通過礦局域網(wǎng)系統(tǒng)，在各臺計算機上，可以在統(tǒng)一的界面下根據(jù)權(quán)限和等級查看全礦的所有信息，將本部門的信息向管理網(wǎng)公布，實現(xiàn)全礦安全生產(chǎn)的信息化管理。</p&

22、gt;<p>　　2、控制層以工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)為數(shù)據(jù)傳輸平臺，主要由整個監(jiān)控中心設(shè)備及環(huán)網(wǎng)平臺；控制層是在工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)上接入的操作站、工程師站上，通過綜合自動化軟件平臺向設(shè)備層的控制器發(fā)送控制指令，并實現(xiàn)對整個子系統(tǒng)設(shè)備的集中控制。如：主煤流運輸、井下排水、瓦斯抽放等，或?qū)λ性O(shè)備和環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測。如：瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)、火災(zāi)束管監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)、輔助運輸信號等。</p><p>　　3、設(shè)備層采用現(xiàn)場總線，保證

23、了現(xiàn)場子系統(tǒng)的實時性和可靠性，主要由各自動化子系統(tǒng)設(shè)備組成。設(shè)備層主要包括：設(shè)備操作臺、PLC控制箱、傳感器、執(zhí)行器、開關(guān)柜、智能變配電裝置、行程開關(guān)等現(xiàn)場設(shè)備。是具體控制動作的執(zhí)行者。</p><p>　　3.2煤礦監(jiān)控的系統(tǒng)主要設(shè)備</p><p>　　3.2.1 CQQCC6200地面環(huán)網(wǎng)交換機</p><p>　　CQQCC6200地面環(huán)網(wǎng)交換機通過光信號連

24、接井下工業(yè)以太網(wǎng)本安終端設(shè)備。交換機對數(shù)據(jù)進行優(yōu)化解環(huán)處理，把經(jīng)過交換處理的數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁h的網(wǎng)絡(luò)交換機或者中心站。</p><p>　　3.2.2 KHX 90型通訊線路避雷器</p><p>　　通訊避雷器采用半導(dǎo)體放電原理。用阻抗線圈、TVS、熔斷保險絲和壓敏電阻等專用器件組成浪涌保護裝置。工作時，一旦出現(xiàn)沿通訊線路輸入的電壓超過限制電壓的情況（含雷電竄入），保險絲熔斷，內(nèi)部二極管兩端

25、的電壓達到崩潰值時，壓敏電阻的阻值也將瞬間減小，同時保護裝置中的壓敏電阻電阻迅速降低，將過電壓通過地線導(dǎo)入大地，從而將瞬態(tài)的過電壓箝位在特定值上。TVS二極管為箝位類型的過電壓保護元件。</p><p>　　3.2.3 KG9701A型低濃度甲烷傳感器</p><p>　　KG9701A型低濃度甲烷傳感器采用載體催化原理測量甲烷濃度。載體催化元件與金屬膜電阻、調(diào)節(jié)電位器組成傳感探頭。工作時

26、，被測環(huán)境中的甲烷以擴散方式進入傳感器探頭氣室與敏感元件發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生與甲烷濃度相應(yīng)的電信號。該信號經(jīng)放大后進入A/D轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送往中央處理單元89C51單片微機進行數(shù)據(jù)處理后發(fā)往與之相連的井下監(jiān)控分站以及地面中心站，實現(xiàn)井下聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測、監(jiān)控及就地數(shù)字顯示和聲光報警。</p><p>　　3.2.4 GTH500(B)型一氧化碳傳感器</p><p>　　傳感器采用了電化學(xué)CO

27、敏感元件。實際測量時，當敏感元件接觸到環(huán)境中擴散的CO氣體通過過濾塵罩經(jīng)CO敏感元件透氣膜擴散進入到具有恒定電位的電極上，在電極催化劑作用下與電解液中水發(fā)生陽極氧化反應(yīng)。在工作電極上所釋放的電子產(chǎn)生與CO濃度成正比的電流，經(jīng)檢測電路溫度補償，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后進入單片機處理成與被測一氧化碳值線性一致的頻率（電流）信號送往井下系統(tǒng)分站，同時實現(xiàn)本機就地一氧化碳數(shù)值顯示。送達分站的一氧化碳信號經(jīng)專用通信接口裝置和電纜送到地面控制中心站實

28、現(xiàn)井下一氧化碳的連續(xù)實時監(jiān)控。</p><p>　　3.2.5 GF型風流壓力傳感器</p><p>　　GF型風流壓力傳感器采用阻變測力原理監(jiān)測井下被測環(huán)境中的風壓狀況。探頭為壓阻擴散硅組成的全橋，當被測環(huán)境中的風壓變化量進入探頭后，測量電橋及相關(guān)電路即將該變化量轉(zhuǎn)換為對應(yīng)電壓信號，然后經(jīng)A/D變換，再送入單片機處理，最終實現(xiàn)就地風壓數(shù)字顯示，同時以頻率信號的形式送往相聯(lián)的井下監(jiān)控系統(tǒng)分

29、站，經(jīng)通信接口裝置和電纜，將風壓數(shù)據(jù)送達地面中心站，從而實現(xiàn)負壓的連續(xù)時實遙測。</p><p>　　3.2.6 GFW15型風速傳感器</p><p>　　在流體中插入非流線體（旋渦體），當流速大于基本值后，在旋渦體的兩邊產(chǎn)生兩列方向相反交替出現(xiàn)的旋渦，這兩列旋渦稱為卡門渦街。產(chǎn)生的旋渦頻率f與流速成線性關(guān)系。只要測到旋渦頻率即可得到流速值。在旋渦體一定距離內(nèi)垂直于旋渦體軸線方向設(shè)置一對

30、壓電超聲換能器，發(fā)射換能器發(fā)出等幅連續(xù)的超聲波、通過空氣被接收換能器接收形成聲束，當旋渦經(jīng)過時，使等幅連續(xù)的超聲波束發(fā)生折射、反射和偏轉(zhuǎn)，即旋渦頻率被超聲波束調(diào)制，在接收到調(diào)制聲波后，輸出已調(diào)制的電訊號。這個被調(diào)制后的信號經(jīng)放大濾波整形變成直流脈沖信號。 </p><p>　　超聲波發(fā)射電路產(chǎn)生連續(xù)等幅的振蕩信號，其振蕩頻率為190KHZ左右，這個信號加到發(fā)射換能器上，換能器將等幅連續(xù)的電信號轉(zhuǎn)變成等幅連續(xù)的超聲

31、波束通過空氣傳送到接收換能器上，超聲波通過空氣時，被旋渦調(diào)制，接收換能器把接收到的已被旋渦調(diào)制的信號轉(zhuǎn)變成電信號，再經(jīng)濾波、整形，變成方波脈沖信號。該信號送入單片機進行數(shù)字化處理。</p><p>　　3.2.7 KGU9901型液位傳感器</p><p>　　該傳感器主要由壓阻式傳感頭和主機組成，壓阻式傳感頭采用全密封潛入式擴散硅式傳感器。主機機箱采用防水防爆機箱，傳感器對液位測量的基本

32、原理，就是把液體深度成正比的液體靜壓力，通過傳感器轉(zhuǎn)換成電流（或電壓）信號輸出，從而建立起輸出電信號與液體深度成線性對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)對液位的測量。</p><p>　　3.2.8 GFK40T型風門開閉狀態(tài)傳感器</p><p>　　該風門傳感器采用電磁原理的開關(guān)量傳感器電路原理如圖3.1 GFK40T型風門開閉狀態(tài)傳感器所示。</p><p>　　圖3.1 GFK4

33、0T型風門開閉狀態(tài)傳感器</p><p>　　3.2.9 GT-L(A)型開停傳感器</p><p>　　傳感器運用磁場感應(yīng)的測試原理，采取感應(yīng)的方式，連續(xù)監(jiān)測被控設(shè)備的開停狀態(tài)，并隨時將監(jiān)測到的設(shè)備開停狀況轉(zhuǎn)換成標準電信號送往井下分站。</p><p>　　3.3煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。<

34、;/p><p>　　圖3.2煤礦監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.4煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的功能</p><p>　　在煤礦安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，有效管理煤礦各類數(shù)據(jù)，為管理操控者提供決策支持。并輔助煤礦工作人員更高效，更便捷，更順暢的進行業(yè)務(wù)工作，這是一套綜合的管理系統(tǒng)。 </p><p>　　3.5煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理</p><

35、p>　　井下安全監(jiān)控系統(tǒng)是以工業(yè)控制計算機為核心的直接數(shù)字控制系統(tǒng)，主要由煤礦監(jiān)控主機、監(jiān)控分站、傳感器、避雷器、集線器等組成。整個系統(tǒng)由地面監(jiān)控中心站集中、連續(xù)的對地面的井下各種環(huán)境參數(shù)等信息進行實時采集、分析處理、動態(tài)顯示、統(tǒng)計存儲、超限報警和統(tǒng)計報表等；井下監(jiān)控分站及電源完成對各種傳感器的集中供電，并對采集到的傳感器信息進行分析預(yù)處理，超限可以發(fā)出聲光報警，以達到對整個煤礦工作流程的安全控制與預(yù)防。</p>&

36、lt;p>　　第4章 人員定位系統(tǒng)</p><p>　　4.1人員定位系統(tǒng)的組成</p><p>　　本系統(tǒng)主要由上位機、分站、讀卡器、 標識卡、接口（RS485）、交換機（TCP/IP）組成。傳輸介質(zhì)為電纜或者光纖。</p><p>　　4.2人員定位系統(tǒng)主要設(shè)備</p><p>　　4.2.1 FDY50型礦用移動式讀卡器</

37、p><p>　　FDY50型礦用移動式讀卡器(以下簡稱讀卡器)用于識別煤礦井下無線標識。它是一種射頻電子標簽識別設(shè)備，整個電路設(shè)計為本質(zhì)安全型。讀卡器可在較大范圍內(nèi)同時識別快速移動的多張識別卡，識別準確率高；具有接收識別卡緊急求救信息；具有搜尋某一區(qū)域內(nèi)識別卡；也可對某一區(qū)域內(nèi)識別卡進行群呼等功能；性能穩(wěn)定可靠；外殼密封，滿足煤礦井下潮濕、粉塵多等環(huán)境應(yīng)用要求。</p><p>　　讀卡器由主

38、板、發(fā)射模塊及匹配網(wǎng)絡(luò)、微帶貼片天線、通訊及保護電路、顯示及指示電路等部分組成。顯示及指示電路高性能微處理器信號解調(diào)電路本安電源高頻阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)高靈敏度微帶貼片天線通訊及保護電路</p><p>　　讀卡器以2.4GHz射頻電路和高性能CPU為核心，2.4GHz射頻電路集成了物理層和高級數(shù)據(jù)鏈協(xié)議，CPU采用功能強大的16位超低功耗單片機，可靠性高。接收到有效信號后，形成對應(yīng)標識號的記錄信息并暫存，并進行聲光提示

39、。如果讀卡器有對識別卡的命令操作，則對該識別卡下發(fā)相應(yīng)的命令。可以通過操作按鍵實現(xiàn)搜尋、查詢等功能。</p><p>　　4.2.2 KGE116C/D型識別卡</p><p>　　識別卡電路采用非充電鋰電池供電。以ISM 2.4GHz頻段的特高頻載波調(diào)制模塊和高性能、低功耗的微處理器為核心。2.4GHz射頻電路集成了高級數(shù)據(jù)鏈協(xié)議，采用ShockBurst 工作模式，識別卡在KJF210

40、A/B型礦用讀卡器接收區(qū)域周期可調(diào)地發(fā)射電子標識信息，實現(xiàn)無線通訊，無線傳輸速率高達1Mbps,減小了信號在空中傳輸時間，降低了干擾的可能性。和諧的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)及高增益的天線，降低了信號駐波比，提高了發(fā)射效率,實現(xiàn)遠距離識別。微處理器采用功能強大的16位超低功耗單片機，該芯片內(nèi)集成有2K字節(jié)Flash、256字節(jié) EPROM、256字節(jié)RAM、2只16位定時計數(shù)器、內(nèi)置看門狗電路，集成度高，提高了系統(tǒng)的可靠性。采用節(jié)能算法，保證了電池的

41、有效工作壽命。 </p><p>　　4.3人員定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　射頻識別系統(tǒng)的基本組成如圖4.1射頻識別系統(tǒng)所示。</p><p>　　圖4.1射頻識別系統(tǒng)</p><p>　　人員定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖如圖4.2所示。</p><p>　　4.2人員定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖</p><

42、p>　　4.4人員定位系統(tǒng)的功能</p><p>　　當井下人員遇險時，可觸發(fā)求救按鈕，地面將及時報警，并查詢顯示是誰、在什么時間、什么地點求救；在井下某區(qū)域有危險需要撤離人員時，在地面監(jiān)控主機可向井下需撤離人員群發(fā)緊急撤離通知，井下人員即可通過聲音和指示燈及時得到撤離消息。</p><p>　　4.5人員定位系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　系統(tǒng)定位采用的

43、技術(shù)為RFID射頻識別技術(shù)，RFID技術(shù)利用無線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸，以達到目標識別和數(shù)據(jù)交換的目的。RFID系統(tǒng)的組成：</p><p>　　1. 標簽(Tag，即射頻卡)：由耦合元件及芯片組成，標簽含有內(nèi)置天線電源，用于和射頻天線間進行通信（標識卡）。</p><p>　　2. 閱讀器：讀取(在讀寫卡中還可以寫入)標簽信息的設(shè)備（讀卡器）。</p&g

44、t;<p>　　3. 天線：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號（讀卡器）。 </p><p>　　人員定位系統(tǒng)工作原理：系統(tǒng)人員定位分站的無線收發(fā)數(shù)據(jù)板將低頻的加密數(shù)據(jù)載波信號經(jīng)發(fā)射天線向外發(fā)送；人員隨身攜帶的KGE26標識卡進入低頻的發(fā)射天線工作區(qū)域后被激活（未進入發(fā)射天線工作區(qū)域標識卡不工作），同時將加密的載有目標識別碼的信息經(jīng)卡內(nèi)高頻發(fā)射模塊發(fā)射出去；接收天線接收到KGE

45、26標識卡發(fā)來的載波信號，經(jīng)分站主板接收處理后，提取出目標識別碼通過通過DPSK或RS485遠距離通訊線送地面監(jiān)控計算機，完成礦井人員自動跟蹤定位管理。</p><p>　　第5章 無線通訊系統(tǒng)</p><p>　　5.1無線通訊系統(tǒng)的組成</p><p>　　本系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：</p><p>　　第一部分：地面管理中心。通過設(shè)置在地面的

46、管理主機，可實時對系統(tǒng)進行監(jiān)控和管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、語音、短信群發(fā)等功能。包含的主要設(shè)備為管理主機、管理軟件和通訊配套設(shè)備。</p><p>　　第二部分：數(shù)據(jù)傳輸部分。數(shù)據(jù)傳輸部分主要由工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)平臺、防爆電源、無線通信基站等組成。通過RJ45端口就近接入工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機。</p><p>　　第三部分：數(shù)據(jù)終端。數(shù)據(jù)終端部分的作用是實現(xiàn)無線信號覆蓋和無線通訊，它所包含的主要設(shè)備包括

47、本安手機和人員定位卡。</p><p>　　5.2無線通訊設(shè)備主要設(shè)備</p><p>　　5.2.1 KTW118K(B)型礦用無線通信基站</p><p>　　KTW118K(B)型礦用無線通信基站，是為解決礦用無線通信問題而專門研制的傳輸設(shè)備。該裝置是KT106型礦用無線通訊系統(tǒng)的有線信號與無線信號的轉(zhuǎn)換及實現(xiàn)無線信號覆蓋的裝置。</p><

48、;p>　　工作原理：KTW118K(B)型礦用無線通信基站采用調(diào)制解調(diào)原理轉(zhuǎn)換和發(fā)送無線信號?；窘邮盏绞謾C的信號后將其調(diào)制打包，通過礦用網(wǎng)絡(luò)交換機送到地面的管理主機，經(jīng)主機處理后又經(jīng)交換機送到覆蓋呼叫目標所在區(qū)域的基站，呼叫目標攜帶的手機接收信號后調(diào)制成語音給與持機者，完成通話。</p><p>　　1、主要用途：實現(xiàn)礦用無線通訊系統(tǒng)有線信號與無線信號的轉(zhuǎn)換及無線信號的覆蓋。</p><

49、;p>　　2、適用范圍：地面及礦井下需要無線語音通訊的位置。</p><p>　　5.2.2 KTW117K(C)礦用本安型手機</p><p>　　手機主要由射頻部分、邏輯部分和電源部分組成。射頻部分由接收信號部分和發(fā)送信號部分組成。手機在接收信號時，首先利用專用芯片把天線接收到的發(fā)射、接收信號分開，使收發(fā)互不干擾。通過濾波、放大、混頻經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送數(shù)字信號處理器做進一步的處理。

50、發(fā)射信號時，由數(shù)字信號處理器給出信號經(jīng)振蕩電路形產(chǎn)生載波信號，經(jīng)分頻、鑒相、放大后送天線發(fā)射出去。</p><p>　　手機通話時發(fā)送語音時通過語音的壓縮算法對語音數(shù)據(jù)編碼進行壓縮處理，然后把這些語音數(shù)據(jù)按 TCP/IP 標準進行打包，經(jīng)過 IP 網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)包送至接收地，接收語音時把這些語音數(shù)據(jù)包串起來，經(jīng)過解壓處理后，恢復(fù)成原來的語音信號，從而達到傳送語音的目的。</p><p>　　手

51、機內(nèi)置的定位識別芯片進入基站或讀卡器識別區(qū)后，會主動發(fā)送識別信息，實現(xiàn)身份識別的功能。</p><p>　　5.3無線通訊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　KTW118K(B)型礦用無線通信基站采用接口、電源一體化設(shè)計，外型結(jié)構(gòu)為長方體。基站內(nèi)主要包括電源模塊、無線信號轉(zhuǎn)換板，指示燈等零部件、讀卡模塊。無線通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖5.1所示。</p><p>　　5.1無

52、線通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖</p><p>　　5.4無線通訊系統(tǒng)的功能</p><p>　　語音功能：在無線基站信號覆蓋范圍內(nèi)可實現(xiàn)一對一方式的語音通訊、支持中文短消息；無線基站和手機采用IP方式接入，基站支持遠程控制；通話狀態(tài)顯示功能應(yīng)包括參與通話號碼、通話發(fā)起者、通話相應(yīng)者、通話開始時間、目前會話狀態(tài)；通話日志功能應(yīng)能記錄一定期限的通話歷史記錄，含通話號碼、通話時間和通話時長等；</p

53、><p>　　定位系統(tǒng)功能：對井下人員可實時跟蹤監(jiān)測，位置顯示，軌跡再現(xiàn)及分布情況；標識卡采用嵌入式微處理器，在嵌入式軟件的控制下，實現(xiàn)睡眠、喚醒、解碼、編碼、通信及信息碰撞處理等功能；分站具有顯示人員編碼和時鐘功能，可用遙控器查詢記錄；系統(tǒng)中心站及網(wǎng)絡(luò)終端可以聯(lián)網(wǎng)運行, 使網(wǎng)上所有終端在使用權(quán)限范圍內(nèi)都能共享監(jiān)測信息，查詢各類數(shù)據(jù)報表。</p><p>　　礦井一旦發(fā)生安全事故，監(jiān)控中心在第

54、一時間內(nèi)可以知道被困人員的基本情況，便于事故救助工作的開展。</p><p>　　5.5無線通訊系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　煤礦無線通訊系統(tǒng)集無線通訊技術(shù)、射頻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)、計算機技術(shù)為一體，將礦用無線通訊基站用網(wǎng)線連接到核心交換機端口，通過交換機將RS485轉(zhuǎn)化為RJ45，組建小型局域網(wǎng)形成煤礦無線通信系統(tǒng)。這套系統(tǒng)有效利用了井下工業(yè)以太網(wǎng)的寬帶優(yōu)勢，將高速無線通訊技術(shù)引入

55、了煤礦井下，實現(xiàn)了煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的人員定位和無線通訊功能，具有更可靠的安全性。</p><p><b>　　第6章 總結(jié)</b></p><p>　　這次設(shè)計任務(wù)主要是設(shè)計煤礦信息化系統(tǒng)，在設(shè)計過程中，充分利用書上所學(xué)知識，結(jié)合B509實驗室器材與設(shè)備實際情況，以煤礦監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)和無線通訊系統(tǒng)為核心，設(shè)計出了煤礦信息綜合化系統(tǒng)。在這次設(shè)計過程中，我對井下煤礦監(jiān)

56、控系統(tǒng)、井下分站以及傳感器有了更進一步的理解和認識，學(xué)到了很多知識，從許多細節(jié)問題處得到了很多益處，同時增強了動手能力，使自己得到了又一次的鍛煉。在寫課程設(shè)計報告的過程中，對《煤礦監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安裝與維護》上所學(xué)知識又梳理了一遍，對煤礦監(jiān)控方面的許多知識比以前的認識更深了。通過這次課程設(shè)計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力，課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，而且考試內(nèi)容有限，平時課間的學(xué)習并不能很好的理解各

57、個系統(tǒng)的功能，所以在這次課程設(shè)計過程中對井下監(jiān)控系統(tǒng)有了更多的認識。 </p><p>　　認識來源于實踐，實踐是檢驗真理的唯一標準。所以這個期末測試之后的課程設(shè)計對我們的作用是非常大的。通過一周的課程設(shè)計，完成了監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，在此期間，我了解到自身在許多相關(guān)知識方面都認識得不夠深刻，致使在實際的運行操作中遇到許多困難與阻礙，在向其他同學(xué)和老師請教的過程中我收獲了很多。</p><

58、p>　　另外，對我們而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　主要參考書及參考資料：<