基于WPAN的矿井移动目标监控系统通信协议的研究与应用

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移动目标监控是煤矿安全监控系统的重要组成部分,具有实时性、离散性等特点。矿井下的机电设备分为固定设备和移动设备两种,对于移动设备的安全监控与管理需要借助无线通信的手段来实现。矿井移动通信系统为井下移动目标的监控提供了一个可行的解决方案。井下移动通信系统采用动力载波、漏泄通信、感应通信等方式解决井下流动人员和移动设备的监控问题,系统通信方式和通信架构的选择与设计是实现监控功能的基础和关键。文章研究了基于CAN+WPAN技术实现井下移动目标监控功能的整体通信架构,深入分析了井下移动通信系统的特征,对比其他移动通信系统,得出采用现场总线与无线通信技术解决移动监控问题的特点与优势。设计新型的网关式移动目标监控系统的应用模型,对比其他无线通信到有线通信方式的优缺点,解决WPAN到现场总线(CAN)的通信问题。并将CAN+WPAN的移动通信架构应用于井下机车监控系统,采用模块化设计方法,对BS(无线基站)与SDR(Short Distance Radio短距离无线通信设备)进行设计,确定嵌入式软件与硬件的设计思想。对系统中存在的通信类型和信息类型进行分类:设计无线通信节点,移植802.15.4协议栈和CAN协议栈,开发802.15.4-CAN协议转换应用层模块。设计监控系统的定位和管理方式进行,确定系统内部信息的临时路由方式,设计系统的优化方案,解决内部信息冗余、冲突问题。通信体系结构的选取是实现井下移动目标监控的关键因素,采用现场总线(CAN)与WPAN 802.15.4相融合的通信架构具有实时、准确、安全等特点,目前该模型已应用到实际工程项目中,取得了良好的应用效果。
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