煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位方式的論述

涂 樸，趙全軍

(1. 四川文理學(xué)院，四川 達州 635000； 2. 達州智能制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，四川 達州 635000)

?

煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位方式的論述

涂 樸1，趙全軍2

(1. 四川文理學(xué)院，四川 達州 635000； 2. 達州智能制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，四川 達州 635000)

在我國煤礦行業(yè)不斷發(fā)展的過程中，通過利用無線信號的強弱，有效的實現(xiàn)了對煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位系統(tǒng)的構(gòu)建。并且，隨著煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位系統(tǒng)的不斷運用，對其定位準(zhǔn)確度的提升，也提出了新的改善方案。同時，在改進的過程中，應(yīng)當(dāng)對影響定位準(zhǔn)確性的因素，進行全面地分析和了解，通過相應(yīng)的計算形式，提升煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位的準(zhǔn)確度，這樣可以將煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位的誤差，降低到最小，為我國煤礦開采、探測等行業(yè)的發(fā)揮，提供重要的參考信息。

煤礦；安全監(jiān)測；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；節(jié)點定位

進入二十一世紀(jì)，信息技術(shù)成為這個社會發(fā)展的主流形式，并且對煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位系統(tǒng)的運行形式，也進行了有效的改變。在對煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位系統(tǒng)改進的過程中，可以將定位精準(zhǔn)度的誤差從0.21～0.35左右降低到0.18～0.29左右，有效的提升了煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位的精準(zhǔn)度。另外，在我國煤礦行業(yè)不斷發(fā)展的過程中，企業(yè)將無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)測，可以有效的提升煤礦安全生產(chǎn)檢測的質(zhì)量，在最大程度上避免安全事故的發(fā)生，為煤礦生產(chǎn)提供準(zhǔn)確的區(qū)域和位置。因此，本文對煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位系統(tǒng)中的一些相關(guān)問題，進行了簡要的分析和闡述，希望對我國煤礦行業(yè)的發(fā)展，起到一定的幫助[1]。

1 基本原理分析

工作人員在進行煤礦生產(chǎn)的過程中，需要佩戴傳感器節(jié)點。傳感器節(jié)點主要是由傳感器、報警器、以及無線信息系統(tǒng)等方面組成的。同時，在煤礦生產(chǎn)的過程中，在礦車、坑道以及作業(yè)層面等方面，會放置多個路由節(jié)點[1]。并且，這些節(jié)點在運行的過程中，可以在煤礦井內(nèi)形成一個自組的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用傳感器對其相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息進行采集，通過利用中心節(jié)點的形式，進行全面的整理并傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)。工作人員通過利用計算監(jiān)測系統(tǒng)，對其相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，進行全面的分析和判斷，保證相關(guān)信息的準(zhǔn)確性，并將信息和數(shù)據(jù)整理存放到數(shù)據(jù)庫中。另外，在煤礦安全生產(chǎn)的過程中，利用Web/Webservice的系統(tǒng)形式，監(jiān)測部門可進行遠程方位工作，如圖1所示，這樣不僅可以為煤礦生產(chǎn)提供重要的參考信息，也在最大程度上避免了安全事故的發(fā)生[2]。

圖1 煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位的基本運行形式

2 系統(tǒng)硬件的設(shè)計形式

硬件系統(tǒng)是煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位系統(tǒng)運行過程中，重要的組成部分，起到了非常重要的作用。系統(tǒng)硬件主要包括：傳感器節(jié)點、路由節(jié)點、中心節(jié)點的設(shè)計形式。其實，在煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位運行的過程中，主要是將無線系統(tǒng)和控制系統(tǒng)集成在單芯片上。一般情況下主要采用Freesacle 的 MC13213無線模塊以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)包等系統(tǒng)。另外，煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位系統(tǒng)，主要是在HCS08控制器基礎(chǔ)之上，展開工作的，從而提升了煤礦生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定等性能[2]。

3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計形式

煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位系統(tǒng)主要是由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)等兩方面組成的，其中軟件系統(tǒng)主要包括有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、計算機監(jiān)測系統(tǒng)等兩個部分。因此在下面的內(nèi)容中，對煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位中的軟件系統(tǒng)，進行了簡要的分析和闡述[3]。

3.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

無線傳感器作為煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位系統(tǒng)中非常重要的一項軟件系統(tǒng)，在整個系統(tǒng)運行的過程中，起到了非常重要的作用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要分為主程序處理模塊、硬件初始化模塊、通訊鏈路模塊、模式轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、通訊服務(wù)模塊等方面[3]。其中，主程序處理模塊主要是用于邏輯的調(diào)節(jié)等方面，對單片機串口、液晶屏等一些相關(guān)的參數(shù)和信息，進行全面的分析和調(diào)和，為后續(xù)的系統(tǒng)運行，提供相對便利的網(wǎng)絡(luò)條件。同時，通訊服務(wù)模塊主要是對節(jié)點的數(shù)據(jù)鏈接等形式，進行全面的構(gòu)建，并且通過數(shù)據(jù)處理模塊等形式，對其相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，進行有效的接收、分析、處理，再以打包的形式，進行發(fā)送，最后利用計算機監(jiān)測系統(tǒng)，對其相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，進行全面的分析、判斷、操控等一系列工作。另外，在計算機監(jiān)測系統(tǒng)工作的過程中，可以對相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，進行處理和反復(fù)的校對[4]。

3.2計算機監(jiān)測系統(tǒng)分析

計算機計監(jiān)測系統(tǒng)是煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位系統(tǒng)中，非常重要的影響組成部分，主要負責(zé)監(jiān)控、判斷、分析、處理、顯示、儲存等的工作。并且，計算機監(jiān)測系統(tǒng)在運行的過程中，通過WSN系統(tǒng)的形式，對煤礦的整個生產(chǎn)過程，進行全面的監(jiān)控，這樣可以有效的避免煤礦安全事故的發(fā)生。計算機監(jiān)測系統(tǒng)主要包括網(wǎng)關(guān)服務(wù)器、監(jiān)控平臺、語音處理平臺、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等方面[5]。

同時，在計算機監(jiān)測系統(tǒng)的運行，主要是與無線傳感器系統(tǒng)進行有效的轉(zhuǎn)換運行，對煤礦生產(chǎn)過程中的語音的數(shù)據(jù)和信息，進行全面的采集和分析。并且，工作人員通過利用相應(yīng)的設(shè)備和系統(tǒng)，對其相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，進行全面的分析、統(tǒng)計、整理，從而為煤礦生產(chǎn)的過程，提供了相對便利的平臺；對語音系統(tǒng)和數(shù)據(jù)進行全面的轉(zhuǎn)換，構(gòu)建了相對完善的語音處理系統(tǒng)，為煤礦生產(chǎn)提供了相對便利的條件[6]。

另外，計算機監(jiān)測系統(tǒng)具有實時監(jiān)測窗口，對其節(jié)點等進行全面的監(jiān)控[7]。

4 結(jié) 語

對煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位系統(tǒng)，進行了簡要的分析和闡述，從而為煤礦生產(chǎn)提供了重要的參考信息和數(shù)據(jù)，保證了煤礦生產(chǎn)的有序進行，從而有效的提升煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位的穩(wěn)定性，避免了煤礦安全事故的發(fā)生，將我國煤礦行業(yè)帶進一個新的發(fā)展領(lǐng)域。

[1] 楊維, 周嗣勇, 喬華. 煤礦安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位技術(shù)[J]. 煤炭學(xué)報, 2014(6): 652-656.

[2] 王帥, 邵明杰, 張萬澤, 等. 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 中國新通信, 2015(21): 13-15.

[3] 焦尚彬, 宋丹, 張青, 等. 基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 電子測量與儀器學(xué)報, 2013(5): 436-442.

[4] 葉培順, 劉黎, 王伯槐. 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J]. 電子設(shè)計工程, 2013(18): 62-65.

[5] 邵舒淵, 盧選民. 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)研究與開發(fā)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用, 2014(6): 138-140.

[6] 黃布毅, 常亞軍, 張海霞, 等. 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J]. 通信技術(shù), 2014(9): 170-172.

[7] 馬姍姍, 錢建生, 甄國清. 煤礦安全監(jiān)測層次型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 礦業(yè)安全與環(huán)保, 2011(1): 34-36.

ResearchandDiscussionontheLocalizationofWirelessSensorNetworkNodeinCoalMineSafetyMonitoring

TU Pu1, ZHAO Quanjun2

(1.SichuanUniversityofArtsandScience,Dazhou,Sichuan635000,China; 2.DazhouIndustrialTechnologyInstituteofIntelligentManufacturing,Dazhou,Sichuan635000,China)

In the process of the continuous development of coal industry, we, through the use of wireless signal strength, can effectively realize the coal mine safety monitoring wireless sensor network node in positioning system construction. With the continuous application of wireless sensor network node localization system in coal mine safety monitoring, the improvement of the location accuracy is also put forward. At the same time, we, in the process, should influence on the positioning accuracy to make a comprehensive analysis and understanding. By calculating the corresponding forms, we improve coal mine safety monitoring wireless sensor network node positioning accuracy. Such errors can be mine safety monitoring wireless sensor network node location, as is reduced to the minimum for our country coal mining and exploration industry. It provides an important reference information.

Coal mine; Safety monitoring; Wireless sensor network; Node localization

2016-09-18

涂樸(1984-)，女，四川達州人，講師 ，研究方向：智能控制，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，手機：13678291001，E-mail：tupu0803@126.com.

TP274

：Bdoi：10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.04.039