基于ZigBee的矿井环境监测系统设计

针对矿井环境恶劣、干扰严重和传统信号有线传输的现状,设计了基于ZigBee无线传感器网络的矿井环境监测系统;系统由井下ZigBee传感器终端节点、路由器、协调器和井上监测上位机构成,其中传感器终端节点对井下瓦斯、一氧化碳、温度等信号进行采集,利用ZigBee无线组网技术将信号送给井上PC机,井上管理人员通过PC机能够随时掌握井下设备和环境的状况;与传统的信号有线传输监测方法相比,该系统低功耗、低成本、抗干扰;实验结果表明,该系统运行稳定可靠,精度高,具有一定的实用性和推广价值。     

基于ZigBee的环境参数远程无线监控系统设计

针对室内环境参数的远程监控问题,提出一种基于ZigBee技术与手机进行实时数据交换的远程无线监控系统。传感器节点采集环境中的温湿度、光强和烟雾浓度数据,通过ZigBee无线网络将数据传输到中心协调器;协调器与WIFI模块通过串口连接,将数据发送到互联网;另外,设计Android手机软件对监测数据进行获取,并发出对参数进行调节的指令,从而完成远程的无线监控任务。经过测试,通过手机可以在任何有网络的地方实时对环境参数进行采集和控制,且各节点性能稳定,满足长期监测的需求。     

基于ZigBee的温室环境无线测控系统

为了实现温室大棚环境的无线、远程实时监控,提出了一种以CC2430芯片为核心的ZigBee温室环境无线测控系统。描述了终端节点、路由节点和协调器节点的硬件组成和软件流程,并应用改进的Cluster-Tree路由算法组成ZigBee无线传感网络,实现数据的无线传输。利用串口通信技术实现无线传感网络与Yeelink物联网平台的通信,管理者可远程登陆Yeelink平台和手机APP查看温室环境信息以及控制节点状态。经实验测试,大棚内无线节点间的通信距离约80米,并且实现了光强、空气温湿度及土壤湿度的监控。测试表明系统构建简单,稳定可靠,为智能农业的设计提供了参考。     

基于ZigBee的大型公共建筑能耗采集器设计

针对大型公共建筑能耗实时采集系统中存在的布线复杂、通信成本高、安全性低等问题,提出一种基于ZigBee技术的能耗数据采集器设计方案。该方案采用STM32做主控制器, ZigBee采集单元通过RS485接口实现与基于Modbus协议的智能电表之间的数据通信,并采用ZigBee无线网络将数据发送至协调器,协调器通过USART方式与主控制器进行通信;主控制器利用以太网将数据发送至上位机。通过软硬件设计,以XY194E智能电表为例,对其电能参数进行测试采集,结果表明该方案克服了传统人工采集传输的不足,提高了数据采集传输的实时性、准确性,能够满足能耗采集系统的要求。     

基于ZigBee的煤矿井下预警防爆监测系统设计

针对矿山井下的特殊环境,提出了一种基于ZigBee技术的煤矿井下预警防爆监测系统,实现煤矿井下环境信息和人员位置的实时监测,以减少事故发生率;井下系统采用CC2530+CC2401芯片作为ZigBee节点的核心,井下主控制器通过CAN总线实现与井上上位机的通信;上位机使用Labview软件实现程序编程,实时显示煤矿井下采集到的CH₄、CO、O₂浓度、温湿度和人员坐标等参数并进行Web发布;该系统结合了基于模糊逻辑算法的预警技术、基于物理隔离的防爆技术,同时提出了一种融合LQI的RSSI加权质心算法;实验证明该系统运行稳定可靠,提高了人员定位的精度,具有良好的应用前景。     

基于ZigBee的艇载无线传感器网络设计与实现

为减少飞艇上部署的线缆数量,提高飞艇的载荷能力,增加飞艇上数据传输的灵活性。对基于ZigBee的短距离无线通信技术进行研究,提出了在大型飞艇中运用ZigBee技术组成无线传感器网络,对分布在飞艇上的传感器采集到的数据进行无线传输。设计适合飞艇使用的ZigBee硬件电路,并通过软件仿真和实际侧量,验证网络链路的通畅,保证数据的可靠传输。从而验证了在飞艇上运用Zigbee无线传感器网络采集并传输数据具有可行性。为飞艇上数据的传输提供了新的方法和思路。     

基于模式跳变的井下便携式高精度CH_4浓度监测系统设计

为了在矿井中实现快速、便携式的甲烷浓度检测,同时系统还具备高灵敏度及长的工作周期,设计了基于半导体激光器模式跳变的差分光学光谱吸收法,建立了井下甲烷浓度无线检测系统。系统利用调制电流使半导体激光器的输出波长发生模式跳变,从而获得了两个相近波长的激光,其中一个在甲烷的特征吸收峰上,而另一个基本不被吸收。实验中将两束光分别照射被测气室时,两束光的光强之差代入比尔朗伯定律即可求解气室内的甲烷浓度。实验结果显示,调制电流从20.0 mA增大到60.0 mA过程中,输出波长在电流达到48.3 mA时发生跳变,由1 650.888 nm改变为1 651.020 m。通过HITRAN光谱数据库可知,波长1 650.888 nm位置可作特征吸收峰,而波长1 651.020 nm适合作参考波长。在此基础上,对密闭容器内标准浓度的甲烷气体进行测试,采用H-BD5GD410-HC型便携式甲烷检测仪的测试数据作对比。两种检测结果相近,但随着浓度不断地增高,该系统的检测误差相对平稳,略优于甲烷检测仪。系统的检测误差均低于0.050%,在不采用昂贵的锁相器、检相电路的条件下,实现了精度优于0.10%的井下甲烷浓度检测。     

基于PLC与ZigBee的室内环境监控系统设计

环境监测点位具有分布范围广、点位多等特点,建立一套基于无线传感网络的环境实时监控系统,实现对区域内环境要素的在线监控,对及时掌握环境状况及有效控制环境污染的扩散有着直接而重要的作用;以CC2530芯片为核心构建ZigBee无线传感网络,并通过主控制器PLC将采集的数据进行分析与处理;利用主协调器及PLC将接收的监测数据传至上位机进行实时显示,由监控平台,结合红外收发器完成对外部设备的远程控制;上位机采用Wincc组态软件,结合西门子精智面板提供优异的人机交互界面体验;通过实验测试表明,该系统可实现大范围的室内环境参数的采集和传输以及远距离监控功能,且具有安装方便、扩展性强等特点,适用于需进行统一管理的智能楼宇建筑。     

基于物联网视觉的大型拥堵车辆调度系统设计

针对道路拥堵车辆调度问题,设计了一种基于物联网视觉的大型拥堵车辆调度系统,分析了系统的总体结构,给出了系统的ZigBee协调器模块、车载传感器节点、图像采集处理模块以及无线传输模块的硬件结构,详细介绍了拥堵车辆调度算法流程,并给出了车辆调度最佳路径算法代码,实现了大型拥堵车辆的有效调度。实验结果说明,所设计系统可获取有效的交通车辆拥堵图像,实现交通拥堵的高效调度。     

基于ZigBee的特种装备贮运状态监测系统设计

设计了一种基于ZigBee技术的实时贮运状态监测系统。系统通过MEMS传感器实现特种装备贮运状态的采集,采用CC2530模块实现数据的无线传输,以ARM微处理器STM32F407为核心实现数据的实时存储、分析与显示,并应用数字滤波算法对数据进行滤波处理,提高了检测数据的精确度。系统测试结果表明该系统对于节点信息的采集和无线传输具有较高的可靠性和稳定性,具有推广应用价值。     

基于红外吸收光谱的瓦斯气体浓度检测技术

针对现有矿井瓦斯传感器的缺点,基于红外光谱吸收原理,采用差分吸收技术设计了红外瓦斯气体浓度探测系统.该系统采用单光路吸收气室和单光路双波长探测技术,利用差动放大电路为核心的微弱信号处理电路实现瓦斯浓度输出信号的检测,并采用线性关系式拟合瓦斯浓度和输出电压的关系曲线,实现了对瓦斯浓度的全量程精确探测.实验表明,该系统的测...     

基于红外吸收光谱的瓦斯气体浓度检测技术

针对现有矿井瓦斯传感器的缺点,基于红外光谱吸收原理,采用差分吸收技术设计了红外瓦斯气体浓度探测系统。该系统采用单光路吸收气室和单光路双波长探测技术,利用差动放大电路为核心的微弱信号处理电路实现瓦斯浓度输出信号的检测,并采用线性关系式拟合瓦斯浓度和输出电压的关系曲线,实现了对瓦斯浓度的全量程精确探测。实验表明,该系统的测量误差小于2%,具有很高的测量精度,具备了煤矿应用的基础。     

基于ZigBee和Android手机的无线监控系统设计

针对智能家居、环境监测等对实时性的要求,提出了一种将近距离无线接入技术与Android、嵌入式技术相结合的无线监控系统设计方案。在高性能嵌入式平台上实现Wifi、ZigBee的接入,根据实际应用环境的需要,选用相应传感器实现对环境变量的数据采集,通过ZigBee无线组网方式进行数据收发。另外,将Android手机终端通过Wifi与嵌入式平台建立连接并实现数据传输,ZigBee终端接收无线传感器节点发出的数据,通过协调器将数据信息发送给嵌入式平台,数据经过处理以后反馈给智能手机终端,手机端根据接收到的数据进而输出相应的指令。文中介绍了系统的软件设计流程,对系统整体实验证明节点性能良好、通讯距离较为理想,该系统具有较好的通用性,能够满足实时性的要求。     

基于无线传感器网络及GPRS的水质监测系统设计

提出了一种基于ZigBee无线传感器网络和GPRS技术的多参数远程实时水质监测系统。无线传感器网络以CC2430通信模块为核心。传感器节点采集到的数据经路由节点汇总至协调器节点,通过GPRS模块及时远传至监控中心。设计信号调理电路,将传感器电极输出的微弱电信号进行放大、滤波。采用时间同步机制实现网络节点的同步唤醒,大幅提高网络的稳定性。对系统进行了多天连续测试。通信距离为100米时,网络的平均丢包率低于1%。pH值、溶氧度的平均相对偏差低于1%。测试结果表明,系统具有灵活、实时性好、准确性高、稳定可靠等优点,具有很强的实用价值。     

Physics of coal methane: decisive role of iron compounds

The role of iron in formation of the coal methane is clarified based on the studies performed on the coal samples taken from different mines in Donetsk coal basin. Using Mössbauer spectroscopy, a correlation is found between the iron content and methane capacity of coal seams. By means of electron paramagnetic resonance, it is found that iron increases the concentration of non-compensated electron spins, i.e. dangled bonds at the carbon atoms. These bonds can be occupied by hydrogen atoms as a prerequisite of methane formation. The two-valence iron is shown to be the most effective in the increase of spin concentration. By using the ion mass spectrometry, the modelling of methane formation is carried out on the mechanical mixture of the iron-free reactor graphite, iron compounds and diluted sulphuric acid as a source of hydrogen atoms. The proposed mechanism is also confirmed by methane formation in the mixture of iron compounds and the coal from the mine where the iron and methane are practically absent.     

多点瓦斯激光传感技术的研究

以甲烷为主要成分的瓦斯气体有易燃易爆特性,在进行高瓦斯矿采掘时极易发生瓦斯爆炸,实时监测矿井瓦斯浓度是煤矿安全预警的重要任务。利用基于波长调制的可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)的高灵敏度、高选择性、快速响应特点和光纤传感技术的抗电磁干扰、防燃防爆、可远程控制的优点实现了多点瓦斯的实时监测。分析研究了光强变化对气体浓度反演的影响,验证了I2f/I1f的方法能有效的减小监测浓度值的波动,系统瓦斯检测限<0.05%。     

基于光谱吸收型光纤传感器的煤矿瓦斯测量技术

甲烷是瓦斯的主要成分,是易燃易爆的气体。介绍了瓦斯的光谱特性以及光谱吸收法测量甲烷气体浓度的原理,给出了光谱吸收型光纤瓦斯气体传感器的主要进展和技术路径,包括差分吸收测量法和谐波吸收测量法。通过分析可看出,光谱吸收型光纤瓦斯传感器以其优良的特性得到了广泛关注,其中差分吸收法的抗干扰能力强,系统可靠性高,具有较强的工程应用价值。     

Measurement technique for methane concentration by wavelength scanning of a distributed-feedback laser

A new technique which takes advantage of distributed-feedback (DFB) laser wavelength scanning to measure methane concentration is presented. A wavelength scan of the methane absorption peak at 1665.9 nm is realized using sawtooth modulation of the current injected to a DFB laser. A reference methane gas cell is used to find the methane absorption peak around 1666 nm, and normalization is used to reduce outside influences such as power drift and fiber loss. The concentration is derived by arithmetic processing of the absorption coefficient of the methane gas. An application test is carried out in a coal mine and a long-term precision of 0.05% is achieved.