WiFi技術(shù)在礦井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

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1、·62·煤礦安全(Total425)技術(shù)經(jīng)驗WiFi技術(shù)在礦井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用蔣峰，張凌濤，賀超英(中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南長沙410004)摘要:WiFi以其靈活性和可移動性，越來越受到廣泛關(guān)注，顯示出極大的應(yīng)用前景。本文介紹了WiFi技術(shù)的特點和優(yōu)勢，結(jié)合實際情況提出了一種基于WiFi技術(shù)的礦井遠(yuǎn)程監(jiān)控的實施方案，并對該方案在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的具體應(yīng)用進行了闡述，實踐證明該方案具有應(yīng)用靈活、布線簡單等特點，具有一定的推廣應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞:WiFi;遠(yuǎn)程監(jiān)控;溫度傳感器;PCMCIA中圖分類號:TD76文獻標(biāo)識碼:B文章編號:1003－

2、496X(2010)03－0062－04近年來，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，煤炭作為能(2)無線電波覆蓋范圍廣。WiFi的半徑可達(dá)源的需求越來越大，相應(yīng)的引起煤礦生產(chǎn)的強度增100m(藍(lán)牙技術(shù)的電波半徑只有15m)最新的一款大，有些煤礦甚至超負(fù)荷生產(chǎn)。近段時間煤礦安全新型交換機能夠把WiFi的通信距離擴大到6.5km事故頻繁出現(xiàn)，因此，能夠?qū)ΦV井環(huán)境中的各種狀態(tài)左右。進行實時監(jiān)測和預(yù)報，顯得尤為重要。由于礦井的(3)傳輸速度快，可達(dá)到11Mbit/s，符合個人和特殊環(huán)境，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測手段存在鋪設(shè)困難、社會信息化的需求。成本高等缺點，越來

3、越不能滿足需求。針對礦井環(huán)WiFi有兩種工作模式:Ad－h(huán)oc和Infra－struc-境狀態(tài)的實時監(jiān)控，著重探討一種基于WiFi技術(shù)的ture模式。IEEE標(biāo)準(zhǔn)以獨立的基本服務(wù)集(IBSS)無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的具體應(yīng)用。來定義Ad－h(huán)oc模式工作的客戶端集合，以基本服務(wù)集(BSS)定義以Infra－structure模式工作的客戶1WiFi技術(shù)的簡介端集合。在Ad－h(huán)oc模式中，客戶端不能直接和網(wǎng)WiFi全稱WirelessFidelity，又稱802.11b標(biāo)準(zhǔn)，絡(luò)外其他的客戶端通信。Ad－h(huán)oc模式的設(shè)計目的是IEEE定義的一個無

4、線網(wǎng)絡(luò)通信的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是使在同一個頻譜覆蓋范圍內(nèi)的客戶間能夠互相通(IEEE802.11)。802.11b定義了使用直接序列擴頻信。如果一個Ad－h(huán)oc網(wǎng)絡(luò)模式中的客戶想要和該(DirectSequenceSpectrum，DSSS)調(diào)制技術(shù)在2.4網(wǎng)絡(luò)外的客戶通信，則該網(wǎng)絡(luò)中必須有一個客戶做GHz頻帶實現(xiàn)11Mbit/s速率的無線傳輸，在信號較網(wǎng)關(guān)并執(zhí)行路由功能。而在Infra－structure模式弱或有干擾的情況下，寬帶可調(diào)整為5.5Mbit/s、2中，每一個客戶將其通信報文發(fā)向AP。AP轉(zhuǎn)發(fā)所Mbit/s和1Mbit/s。WiFi是

5、由AP(AccessPoint，無有的通信報文。這些報文可以是發(fā)往以太網(wǎng)的，也線訪問節(jié)點)和無線網(wǎng)卡組成的無線網(wǎng)絡(luò)，AP是當(dāng)可以是發(fā)往無線網(wǎng)絡(luò)的。這是一種整合以太網(wǎng)和無作傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)絡(luò)與無線局域網(wǎng)絡(luò)之間的橋線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的應(yīng)用模式。無線訪問節(jié)點負(fù)責(zé)頻段管梁，其工作原理相當(dāng)于一個內(nèi)置無線發(fā)射器的HUB理及漫游等指揮工作。一個AP最多可連接1024〔1〕或者是路由;無線網(wǎng)卡則是負(fù)責(zé)接收由AP所發(fā)射個站點。信號的CLIENT端設(shè)備。因此，任何一臺裝有無線2系統(tǒng)總體方案設(shè)計網(wǎng)卡的PC均可透過AP分享有線局域網(wǎng)絡(luò)甚至廣域網(wǎng)絡(luò)的資源?？紤]到環(huán)境監(jiān)測點

6、設(shè)置的靈活性及遠(yuǎn)程實時監(jiān)WiFi的技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在:控的要求，采用了Infra－structure模式來實現(xiàn)遠(yuǎn)程(1)建設(shè)便捷，免去了網(wǎng)絡(luò)布線的困難?？刂啤Ｏ到y(tǒng)采用AP完成環(huán)境監(jiān)測點的接入，由多個AP經(jīng)以太網(wǎng)交換機后接人城域網(wǎng)。根據(jù)井下環(huán)基金項目:湖南省教育廳科研基金資助項目(06C898);中南林業(yè)科境的檢測要求，需要監(jiān)測井下的瓦斯、溫度、通風(fēng)、排技大學(xué)青年科學(xué)研究基金資助項目(07045B)水等模擬量，系統(tǒng)的總體設(shè)計方案采用圖1所示結(jié)技術(shù)經(jīng)驗煤礦安全(2010－03)·63·構(gòu)。換模式來實現(xiàn)對溫度的采集。表1TMP05工作模式FUN

7、C引腳工作模式低電平單次轉(zhuǎn)換浮空連續(xù)轉(zhuǎn)換高電平菊花鏈工作模式圖1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)布局方案3.2無線通信電路的設(shè)計由于整個系統(tǒng)的監(jiān)測終端模塊的工作原理大致無線通信采用WiFi技術(shù)，通過選用基于Intersil相同，文中主要討論溫度采集及無線通信功能的實Prism2芯片組的無線網(wǎng)卡模塊來實現(xiàn)。由于處理器現(xiàn)。內(nèi)部的PCMCIA接口控制器信號無法直接連接外圍3溫度采集及無線通信模塊的硬件設(shè)計接口，需要用外圍電路進行數(shù)據(jù)緩沖和電平轉(zhuǎn)換，通過邏輯控制模塊來實現(xiàn)，整個模塊的連接示意圖如在溫度的遠(yuǎn)程監(jiān)控中，溫度采集及無線通信模圖3所示。塊的硬件框圖如圖2所示，考

8、慮到系統(tǒng)將來的更新升級的需要，微處理器選用Motorola公司生產(chǎn)的基于PowerPC架構(gòu)的嵌入式通信芯片MPC850SE，MPC850SE芯片內(nèi)部集成了PCMCIA控制器，此接口符合PCMC