涂 樸，趙全軍

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

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煤礦安全監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(dá)州 635000； 2. 達(dá)州智能制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，四川 達(dá)州 635000)

在我國(guó)煤礦行業(yè)不斷發(fā)展的過(guò)程中，通過(guò)利用無(wú)線信號(hào)的強(qiáng)弱，有效的實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦安全監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)的構(gòu)建。并且，隨著煤礦安全監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)的不斷運(yùn)用，對(duì)其定位準(zhǔn)確度的提升，也提出了新的改善方案。同時(shí)，在改進(jìn)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)影響定位準(zhǔn)確性的因素，進(jìn)行全面地分析和了解，通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算形式，提升煤礦安全監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位的準(zhǔn)確度，這樣可以將煤礦安全監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位的誤差，降低到最小，為我國(guó)煤礦開(kāi)采、探測(cè)等行業(yè)的發(fā)揮，提供重要的參考信息。

煤礦；安全監(jiān)測(cè)；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；節(jié)點(diǎn)定位

進(jìn)入二十一世紀(jì)，信息技術(shù)成為這個(gè)社會(huì)發(fā)展的主流形式，并且對(duì)煤礦安全監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)的運(yùn)行形式，也進(jìn)行了有效的改變。在對(duì)煤礦安全監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)改進(jìn)的過(guò)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(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位的精準(zhǔn)度。另外，在我國(guó)煤礦行業(yè)不斷發(fā)展的過(guò)程中，企業(yè)將無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)測(cè)，可以有效的提升煤礦安全生產(chǎn)檢測(cè)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(duì)煤礦安全監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)中的一些相關(guān)問(wèn)題，進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析和闡述，希望對(duì)我國(guó)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(jìn)行煤礦生產(chǎn)的過(guò)程中，需要佩戴傳感器節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)主要是由傳感器、報(bào)警器、以及無(wú)線信息系統(tǒng)等方面組成的。同時(shí)，在煤礦生產(chǎn)的過(guò)程中，在礦車(chē)、坑道以及作業(yè)層面等方面，會(huì)放置多個(gè)路由節(jié)點(diǎn)[1]。并且，這些節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行的過(guò)程中，可以在煤礦井內(nèi)形成一個(gè)自組的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用傳感器對(duì)其相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行采集，通過(guò)利用中心節(jié)點(diǎn)的形式，進(jìn)行全面的整理并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)。工作人員通過(guò)利用計(jì)算監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)其相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，進(jìn)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(kù)中。另外，在煤礦安全生產(chǎn)的過(guò)程中，利用Web/Webservice的系統(tǒng)形式，監(jiān)測(cè)部門(mén)可進(jìn)行遠(yuǎn)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(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位的基本運(yùn)行形式

2 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)形式

硬件系統(tǒng)是煤礦安全監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)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(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、中心節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)形式。其實(shí)，在煤礦安全監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位運(yùn)行的過(guò)程中，主要是將無(wú)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(wú)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(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)，主要是在HCS08控制器基礎(chǔ)之上，展開(kāi)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(jì)形式

煤礦安全監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等兩個(gè)部分。因此在下面的內(nèi)容中，對(duì)煤礦安全監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位中的軟件系統(tǒng)，進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析和闡述[3]。

3.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

無(wú)線傳感器作為煤礦安全監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)中非常重要的一項(xiàng)軟件系統(tǒng)，在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，起到了非常重要的作用。無(wú)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(duì)單片機(jī)串口、液晶屏等一些相關(guān)的參數(shù)和信息，進(jìn)行全面的分析和調(diào)和，為后續(xù)的系統(tǒng)運(yùn)行，提供相對(duì)便利的網(wǎng)絡(luò)條件。同時(shí)，通訊服務(wù)模塊主要是對(duì)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈接等形式，進(jìn)行全面的構(gòu)建，并且通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊等形式，對(duì)其相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行有效的接收、分析、處理，再以打包的形式，進(jìn)行發(fā)送，最后利用計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)其相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，進(jìn)行全面的分析、判斷、操控等一系列工作。另外，在計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作的過(guò)程中，可以對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，進(jìn)行處理和反復(fù)的校對(duì)[4]。

3.2計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析

計(jì)算機(jī)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是煤礦安全監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)中，非常重要的影響組成部分，主要負(fù)責(zé)監(jiān)控、判斷、分析、處理、顯示、儲(chǔ)存等的工作。并且，計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，通過(guò)WSN系統(tǒng)的形式，對(duì)煤礦的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，進(jìn)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(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括網(wǎng)關(guān)服務(wù)器、監(jiān)控平臺(tái)、語(yǔ)音處理平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等方面[5]。

同時(shí)，在計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行，主要是與無(wú)線傳感器系統(tǒng)進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換運(yùn)行，對(duì)煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的語(yǔ)音的數(shù)據(jù)和信息，進(jìn)行全面的采集和分析。并且，工作人員通過(guò)利用相應(yīng)的設(shè)備和系統(tǒng)，對(duì)其相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，進(jìn)行全面的分析、統(tǒng)計(jì)、整理，從而為煤礦生產(chǎn)的過(guò)程，提供了相對(duì)便利的平臺(tái)；對(duì)語(yǔ)音系統(tǒng)和數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的轉(zhuǎn)換，構(gòu)建了相對(duì)完善的語(yǔ)音處理系統(tǒng)，為煤礦生產(chǎn)提供了相對(duì)便利的條件[6]。

另外，計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)窗口，對(duì)其節(jié)點(diǎn)等進(jìn)行全面的監(jiān)控[7]。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)煤礦安全監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)，進(jìn)行了簡(jiǎn)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(jìn)行，從而有效的提升煤礦安全監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位的穩(wěn)定性，避免了煤礦安全事故的發(fā)生，將我國(guó)煤礦行業(yè)帶進(jìn)一個(gè)新的發(fā)展領(lǐng)域。

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

[2] 王帥, 邵明杰, 張萬(wàn)澤, 等. 基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]. 中國(guó)新通信, 2015(21): 13-15.

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

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[7] 馬姍姍, 錢(qián)建生, 甄國(guó)清. 煤礦安全監(jiān)測(cè)層次型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[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(dá)州人，講師 ，研究方向：智能控制，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，手機(jī)：13678291001，E-mail：tupu0803@126.com.

TP274

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