WiFi技术在矿井远程监控系统中的应用.pdf

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1、·62·煤矿安全(Total425)技术经验WiFi技术在矿井远程监控系统中的应用蒋峰，张凌涛，贺超英(中南林业科技大学，湖南长沙410004)摘要:WiFi以其灵活性和可移动性，越来越受到广泛关注，显示出极大的应用前景。本文介绍了WiFi技术的特点和优势，结合实际情况提出了一种基于WiFi技术的矿井远程监控的实施方案，并对该方案在远程监控系统中的具体应用进行了阐述，实践证明该方案具有应用灵活、布线简单等特点，具有一定的推广应用价值。关键词:WiFi;远程监控;温度传感器;PCMCIA中图分类号:TD76文献标识码:B文章编号:1003－

2、496X(2010)03－0062－04近年来，随着国民经济的快速发展，煤炭作为能(2)无线电波覆盖范围广。WiFi的半径可达源的需求越来越大，相应的引起煤矿生产的强度增100m(蓝牙技术的电波半径只有15m)最新的一款大，有些煤矿甚至超负荷生产。近段时间煤矿安全新型交换机能够把WiFi的通信距离扩大到6.5km事故频繁出现，因此，能够对矿井环境中的各种状态左右。进行实时监测和预报，显得尤为重要。由于矿井的(3)传输速度快，可达到11Mbit/s，符合个人和特殊环境，传统的有线网络监测手段存在铺设困难、社会信息化的需求。成本高等缺点，越来

3、越不能满足需求。针对矿井环WiFi有两种工作模式:Ad－hoc和Infra－struc-境状态的实时监控，着重探讨一种基于WiFi技术的ture模式。IEEE标准以独立的基本服务集(IBSS)无线网络远程监控系统的具体应用。来定义Ad－hoc模式工作的客户端集合，以基本服务集(BSS)定义以Infra－structure模式工作的客户1WiFi技术的简介端集合。在Ad－hoc模式中，客户端不能直接和网WiFi全称WirelessFidelity，又称802.11b标准，络外其他的客户端通信。Ad－hoc模式的设计目的是IEEE定义的一个无

4、线网络通信的工业标准是使在同一个频谱覆盖范围内的客户间能够互相通(IEEE802.11)。802.11b定义了使用直接序列扩频信。如果一个Ad－hoc网络模式中的客户想要和该(DirectSequenceSpectrum，DSSS)调制技术在2.4网络外的客户通信，则该网络中必须有一个客户做GHz频带实现11Mbit/s速率的无线传输，在信号较网关并执行路由功能。而在Infra－structure模式弱或有干扰的情况下，宽带可调整为5.5Mbit/s、2中，每一个客户将其通信报文发向AP。AP转发所Mbit/s和1Mbit/s。WiFi是

5、由AP(AccessPoint，无有的通信报文。这些报文可以是发往以太网的，也线访问节点)和无线网卡组成的无线网络，AP是当可以是发往无线网络的。这是一种整合以太网和无作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥线网络架构的应用模式。无线访问节点负责频段管梁，其工作原理相当于一个内置无线发射器的HUB理及漫游等指挥工作。一个AP最多可连接1024〔1〕或者是路由;无线网卡则是负责接收由AP所发射个站点。信号的CLIENT端设备。因此，任何一台装有无线2系统总体方案设计网卡的PC均可透过AP分享有线局域网络甚至广域网络的资源。考虑到环境监测点

6、设置的灵活性及远程实时监WiFi的技术优势主要体现在:控的要求，采用了Infra－structure模式来实现远程(1)建设便捷，免去了网络布线的困难。控制。系统采用AP完成环境监测点的接入，由多个AP经以太网交换机后接人城域网。根据井下环基金项目:湖南省教育厅科研基金资助项目(06C898);中南林业科境的检测要求，需要监测井下的瓦斯、温度、通风、排技大学青年科学研究基金资助项目(07045B)水等模拟量，系统的总体设计方案采用图1所示结技术经验煤矿安全(2010－03)·63·构。换模式来实现对温度的采集。表1TMP05工作模式FUN

7、C引脚工作模式低电平单次转换浮空连续转换高电平菊花链工作模式图1系统网络布局方案3.2无线通信电路的设计由于整个系统的监测终端模块的工作原理大致无线通信采用WiFi技术，通过选用基于Intersil相同，文中主要讨论温度采集及无线通信功能的实Prism2芯片组的无线网卡模块来实现。由于处理器现。内部的PCMCIA接口控制器信号无法直接连接外围3温度采集及无线通信模块的硬件设计接口，需要用外围电路进行数据缓冲和电平转换，通过逻辑控制模块来实现，整个模块的连接示意图如在温度的远程监控中，温度采集及无线通信模图3所示。块的硬件框图如图2所示，考

8、虑到系统将来的更新升级的需要，微处理器选用Motorola公司生产的基于PowerPC架构的嵌入式通信芯片MPC850SE，MPC850SE芯片内部集成了PCMCIA控制器，此接口符合PCMC