煤矿井下智能头盔监控系统设计

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当前我国煤矿安全生产情况依然非常严峻，很多煤矿安全监控系统还采用有线定点的监控方式，监控点没办法布设到实际作业现场，导致信息采集滞后，没办法实时反应矿工所处位置的环境信息，同时井上与井下之间信息通信孤立，地面监控中心无法实时监控井下情况。
　　针对以上问题，本文引入了低功耗、信息化、移动性强、小型化的监控思想，阐述了煤矿井下智能头盔的设计要求，提出了智能头盔的整体方案，利用煤矿头盔的移动性和方便、重量轻的矿灯锂电池，在头盔上集成多种传感器，采用无线通信方式搭建新型的矿工智能头盔，实现环境参数采集、人员定位和视频监控等功能。由于煤矿井下环境恶劣、地形复杂，有线布设困难，本文分析了多种无线技术的特点，确定了ZigBee和WiFi相结合的通信方案。利用ZigBee建立无线传感器网络，实时采集环境参数和定位井下人员位置。完成了智能头盔传感器节点的硬件设计，包括CC2430控制电路、环境参数采集电路、天线设计、电源管理电路和无线前端设计。由于煤矿井下巷道空间封闭，本文分析了多种人员定位方法，确定基于RSSI的人员定位方案。在Z-Stack协议栈基础上，完成节点软件设计。为了方便井下班长的日常管理工作，本文引入了视频监控模块，班长可以通过语音及时汇报井下情况。本文通过比较多种视频监控方案，阐述了基于ARM+DSP视频监控方案的特点，采用了基于DAM365的视频监控模块，完成视频监控软件设计。
　　最后本文分析了地面监控中心的监控软件的需求，以力控数据库pSpace为存储数据库，利用Genesis绘制三维监控界面，建立监控系统软件。通过测试系统各个功能模块，同时进行数据误差分析，表明了智能头盔监控系统达到基本要求。

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作者
陈雪权;
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作者单位

华中科技大学;

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授予单位华中科技大学;
学科控制理论与控制工程
授予学位硕士
导师姓名孙志刚;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类矿山安全监测系统;
关键词
煤矿安全; 井下智能头盔监控系统; 无线传感器网络; 功能模块; 设计模式;

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