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无线通讯论文范文1
2常用的无线通讯技术
目前在油田现场广泛应用的无线通讯技术主要有GPRS/CDMA、数传电台、扩频微波、无线网桥及卫星通信、短波通信技术等。
其中GPRS和CDMA技术中国移动和中国联通公司的主营数据传输业务，在数据传输方面有着很强的优势，即信号覆盖范围广。对于陆上油田生产区域基本完全覆盖。但由于海上油田地理位置特殊，远离陆地的基站，因此很多海上生产平台还无法为GPRS/CDMA信号完全覆盖。此外经过测试，GPRS的平均速率为20kbit/s～40kbit/s，CDMA的平均速率为80kbit/s～100kbit/s，可以满足传输小数据量的生产数据要求，但无法满足大数据量的信号（例如视频信号）远程无线传输。虽然有利用CDMA技术进行视频信号传输的案例，但效果并不理想。
数字电台用于点对点或点对多点的工作环境，能够提供标准RS-232接口，可直接与计算机、RTU、PLC等数据终端连接，实现透明传输。数传电台的传输速率从1200～19.2Kbit，传输距离20～50公里。具有抗干扰能力强、接收灵敏度高等特点。数传电台技术比较成熟，标准统一，一直以来广泛用于油田的数据遥测/数据采集与监控(SCADA)项目中。但随着GPRS/CDMA技术的日渐成熟，相应的设备价格的降低，使得在很多应用场合中数传电台被GPRS/CDMA所取代。但同时，数传电台的相关技术也在不断发展，智能化、网络化、高带宽的数传电台也不断涌现。结合数传电台误码率低、信道可靠的特点，数传电台必将成为海上油田通信技术应用的可靠选择。
扩频微波和无线网桥技术是近几年兴起的一门数据传输技术。扩频微波最大优点在于较强的抗干扰能力，以及保密、多址、组网、抗多径等，同时具有传输距离远、覆盖面广等特点，特别适合野外联网应用。而无线网桥是无线射频技术和传统的有线网桥技术相结合的产物。无线网桥是为使用无线（微波）进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计。它是一种在链路层实现LAN互联的存储转发设备，可用于固定数字设备与其他固定数字设备之间的远距离（可达50km）、高速（可达百Mbps）无线组网。这两项技术都可以用来传输对带宽要求相当高的视频监控等大数据量信号传输业务。
例如，对于远离陆地且无法进行中继的海上平台，通讯链路只能通过卫星通信和短波通讯。其中卫星通信范围大，只要卫星发射的波束覆盖进行的范围均可进行通信。不易受陆地灾害影响，建设速度快，易于实现广播和多址通信等等优点。但其运行费用相对昂贵，且系统维护要求高。短波通讯以往只在军事通信、专业通信、业余通信中发挥着极为重要的作用，因其传输速率低、噪声大，电离层反射天波为主，通常不能稳定的使用固定频率工作等缺点，因此在其他领域已慢慢淡出人们的视线。尽管短波通信存在一些缺陷，但对于海上油田而言，短波通讯作为可靠性高、覆盖区域广的通信方式，用于海上平台的紧急通信及小数据量传输应该是一个比较好的选择。
3环境因素对技术应用的影响
偏远油区的环境因素以以海上油田最为特殊。海上油田除了考虑信道带宽，传输数率，传输距离，发射功率，天线要求等通信设备本身的技术参数外，在应用无线通讯技术的过程中，还必须全面地考虑海上平特的地理环境与地理条件对无线通信技术应用的影响。
3.1对信号传输的影响
可以通过选取性能好的设备或应用抗干扰措施以减少甚至避免干扰。但无线通信过程中的信号衰落问题则是普遍存在的，而且是不可避免的。由于海上油田远离陆地，与陆地之间的广阔的海域、多变的气候使得在陆上应用效果很好的技术在海上应用时没有了用武之地。
微波在空间传播中将受到大气效应和地面效应的影响，导致接受机接受的电平随着时间的变化而不断起伏变化，我们把这种现象称为衰落。从衰落的物理因素来看，可以分成以下几类：吸收衰落、雨雾衰落、K型衰落、波导型衰落、闪烁衰落等等。在各种衰落因素中，吸收衰落、雨雾衰落及K型衰落对海上油田的无线通信应用影响较大。
3.2对技术应用的影响
各项通信技术在海上油田应用中还存在的另外一个问题就是其独特的现场环境。海上平台一般空间狭小，还要考虑海上多风，平台最高点一般较低的特点。
首先是对天线安装的限制。海上微波通信受地形地貌影响，相同的通信距离要求两端天线的高度更高。对于卫星通信、扩频微波、短波通信等天线体积较大的应用，由于海上风力较大，抗风性的要求也使得设备在小平台的安装变得十分困难。
此外，对于无人值守的平台，设备必须具有高可靠性、可自动维护、参数远程设置等功能。而对于卫星通信、短波通信等要求平台上配备专业管理操作人员进行设备的管理维护，这一特点也为技术的应用带来一定的限制。
4无线网桥技术在海上平台视频监控中的应用
在实际的现场应用中，我们选取了基于5.8G无线网桥设备进行了现场应用测试。测试地点为浅海油井，测试内容为4路视频监控图像的传输。该系统具体解决方案是利用摩托罗拉Canopy5.8G无线网桥建立通信链路。在平台一侧首先通过视频服务器将模拟视频信号转化为可在网络传输的IP数据流，之后由无线网桥将信号传输到陆地端。陆地端一侧通过无线网桥进行接收后由视频监控服务器处理后，对视频信号进行录像存储及Web。相关用户可依据相应权限在局域网内进行视频图像的浏览、录像等操作。
系统通讯链路建立后，可远端对设备参数进行设置，设备维护方便。监控视频图像清晰、连贯，满足监控要求。从系统的链路冗余可以看出本次测试的应用距离已接近5.8G无线网桥技术在海上应用的最远距离。从系统的稳定性出发，在更远一些的类似应用中应谨慎选择这项技术。
结论
无线通信技术在偏远油区的应用已逐渐成为各种监控系统的主要链路方式。在选取相关技术时除了要考虑包括传输距离、信号带宽、天线安装条件、发射功率、设备功耗、系统成本等各方面因素外，同时还要充分考虑环境对通信的影响。信号的衰弱会使很多通信技术达不到理论标定的距离，因此无法适应现场需要。面对大量的数据传输管理的需求，在选择无线通信技术手段方面还应统筹计划。特别是要对采用技术的先进性、可靠性及系统的可扩展性等多方面进行综合考虑。
参考文献
[1]王一平、肖景明.微波传播..北京：人民邮电出版社，1997
[2]许东.网络化的全数字图像监控系统.北京:有线电视技术,2002:27-56
[3]孙学康、张政.微波与卫星通信.北京：人民邮电出版社，2003
[4]刘富强.数字视频监控系统开发及应用.北京:机械工业出版社,2003:2-17
无线通讯论文范文2
Wireless Communication Systems
From RF Subsystems to 4G
Enabling Technologies
2010，1024pp
Hardback
ISBN9780521114035
杜克林等著
无线通信系统(Wireless Communication System)也称为无线电通信系统，是由发送设备、接收设备、无线信道三大部分组成的，利用无线电磁波，以实现信息和数据传输的系统。4G移动通信系统即下一代移动通讯，是移动通信系统演进过程中的一个阶段和目标，它不仅采用新的无线传输技术提高通信系统的性能，而且与现有的各种有线与无线网络相融合；它不仅包含现有的移动蜂窝网络结构，而且在某些环境下也可以采用Ad hoc方式进行组网，或者采用两种结构的组合形式，形成蜂窝网络下的两跳或多跳网络结构方式。
本书涵盖了目前以及下一代移动通讯与无线网络系统的所有关键技术，涉及CDMA技术、OFDM技术、超宽带、turbo和LDPC编码、智能天线、无线Ad Hoc和传感器网络、MIMO和认知无线电，为读者提供了掌握无线系统设计所需要的一切知识。本书共22章，1.无线网络发展史、无线系统各部分基础知识，以及本书结构等内容；2.各种无线通讯发展概况；3.无线通讯系统中影响频道和传播的各种因素；4.蜂窝和多用户系统的概念与相关技术；5.无线通讯系统分集技术；6.信道估计、信道均衡、脉冲整形等内容；7.各种调制与解调技术；8.扩频通讯原理及具体应用；9.正交频分复用的相关知识，以及正交频分复用的具体应用；10.天线设计原理及基础；11.射频与微波子系统的各部分原理分析与电路等内容；12.A/D和D/A转换相关知识；13.信号处理的相关技术；14.无线通讯系统信息理论相关基础；15.信道编码的基本技术；16－17.信源编码中的语音和音频编码、图像和视频编码；18－19.两种多天线系统：智能天线系统和MIMO系统；20.超宽带通信的相关知识；21.认知无线电相关知识；22.无线自组织传感器网络相关知识。
本书详细介绍了射频子系统及天线的性能、设计和选择方法，使读者对于无线系统有一个清晰概览，也是第一次完整的介绍无线系统中语音编码器和视频编码器的教科书。本书有400副插图，侧重于实际和艺术的系统设计技术，而不是系统设计的数学基础，适合于无线通信领域的研究生和研究人员，以及无线和电信工程师。
杜克林，IEEE高级会员，1998年在华中科技大学获得博士学位，1998－1999年在中国华为公司从事软件开发；1999－2000年在中国电信技术研究院TDD研发部移动通讯中心从事射频系统设计。2000到2001年在香港中文大学微波与通讯实验室从事项目管理；2001年加盟加拿大Concordia大学信号处理与通讯中心，并于2008访问了香港科技大学。他的主要研究领域包括信号处理、无线通信、射频系统、神经网络。
M. N. S. Swamy是IEEE会员、英国工程技术学会和加拿大工程信息中心会员，并获得许多IEEECAS奖励，包括在1986年GuilleminCauer奖、2000年教育奖和50年金质奖章。是加拿大Concordia大学电气与计算机工程学院信号处理与通讯中心主任；他还是Concordia大学1977到1993年期间工程与计算机科学学院院长。他发表了大量关于电路、系统和信号处理的论文，合作四本书。
杜利东，助理研究员
（中国科学院电子学研究所）
无线通讯论文范文3
关键词：地下铲运机；超视距遥控；数据通讯；软硬件设计
中图分类号：TD422.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（c）-0000-00
1 引言
随着地下采矿深度的增加，采矿的环境越来越恶劣，作业人员的安全问题越来越严峻，应对这一现象，超视距遥控采矿、智能采矿技术应运而生[1]。
超视距控制LHD作业时，车辆的运行状态和周围的景象等驾驶信息，通过车上传感器和摄像头获取，经过无线网络传输回基站，在地面基站控制台的显示器上显示，驾驶员依据这些信息进行判断，从而发出远程驾驶指令，使LHD进行作业[2]。
CAT公司开发出了MineGEMTM系统；Sandvik公司推出了Automine系统；Atlas Copco公司研制出了Scooptram Automation 系统。国内在这方面的技术目前比较落后，还没有成熟的技术产品问世，主要在高等院校和研究院进行技术上的研究[3]。
本文以ACY-2A型地下铲运机为依据，设计加工出了电气化的模型铲运机，同时设计出了远程控制台，通过在实验场所搭建无线网络实现通讯，最终完成了超视距遥控的模拟实验。
2 系统的组成及工作原理
2.1 系统的整体构造
通过设计，地下铲运机超视距遥控系统需要完成以下功能[4]：
（1）柴油发动机的启动、停止；（2）照明和喇叭控制；（3）铲斗的举升和翻转；（4）车辆急停；（5）车辆的速度、制动以及转向控制；（6）车辆工况信息的监控：主要有车速、发动机转速、发动机水温和水位、油位显示、发动机油油温、液压系统报警等。
2.2 系统原理
其原理为：操控者在操控台上操控踏板、按钮、手柄等操控机构，向控制台上的控制器发送操作信号，控制器采集到控制信号之后，按照协议通过RS232发送到上位机。上位机将接收到的信号通过以太网发送到模型车，模型车接收到信号之后转换成CAN信号发送到执行控制器上，从而控制相应的执行机构，使车辆按要求的车速和路线行驶。模型铲运机的状态参数和周围的场景由各种传感器采集以及前后摄像头拍摄获取，模型车经过车上的车载电脑接入无线以太网，信号通过无线网络传回到操控台的上位机上，从而在上位机上显示，为操控者展现真实的车辆驾驶环境。
3 硬件的设计
3.1 系统组成
超视距遥控系统的硬件主要有远程控制平台（包括控制指令的生成传输以及人机交互界面显示），模型车（包括车载电脑，铰接角等各类传感器，摄像头），以及无线通讯系统。
3.2 远程控制平台
远程控制台应该能够生成遥控控制指令并发送控制指令，设计合理的人机界面显示状态参数，从而完成远程操控。遥控控制指令是由远程控制台上的模拟量和开关量两种信号元器件形成。控制数据可变的用模拟量来表示，状态明确、无参数变化的控制指令用开关量来表示。根据铲运机的操控方式，可以将操作指令分为以下四类：
（1）状态设定指令 这是控制车辆行动状态的控制指令，通过按钮和旋钮来实现；（2）速度控制指令 用来控制车辆速度的指令，通过油门和制动踏板来实现车辆行驶速度的控制；（3）铲斗作业指令 铲运机作业需要操作铲斗动作，铲斗有翻转和举升两类动作，这些指令都是模拟量信号，通过操作台上的右手柄来实现；（4）转向控制指令 该指令为模拟量信号，表达驾驶员转向的意图，通过左手柄X轴来实现功能。
3.3 模型车
模型车依据实际铲运机设计成铰接车模型，采用四轮独立驱动。车载电脑采用的是联合工控的PPC-3000 车载加固平板电脑，它带有一路WIFI以太网接口和两路USB接口。利用以太网接口来接受控制台发送来的控制信号并传输回激光等传感器采集到的信号；车上主控制器通过I/O口检测到各传感器信号并通过CAN总线发送给车载电脑，车载电脑通过主控制器下达控制信号，从而控制各执行部件的动作，这些执行部件有四个轮边电机驱动系统，车载电气系统（包括车灯、顶灯、喇叭等设备）以及液压系统（铲斗工作的驱动电机以及转向推杆电机）。
3.4 无线通信
无线局域网的功能是实现车载电脑控制系统和远程控制台之间的无线通信，从而实现铲运机超视距遥控。无线网络由多个无线AP（ Access Point） 组成，这些AP的SSID名设置为一个，IP为同一个网段，信道间隔为5。模型车在楼道中行走时，车载电脑的无线网卡会扫描AP的信道并自动切换到信号最好的AP，通讯不会中断，切换所需时间为几毫秒。
4 软件的设计
控制软件是整个系统的核心部分，本系统的远程遥控软件可以分为两部分，一部分是远程控制台基于单片机STM32控制器的程序，这部分是为了采集操作机构输入信号，生成遥控指令，并通过RS232发送给上位机；另一部分是无线通讯程序，这是实现远程控制端上位机和车载电脑之间数据的接受和发送。
4.1 单片机STM32程序
本系统中采用的单片机的编程语言是C语言，选择的软件开发平台是IAR，在设计的远程操控系统中，有六路模拟输信号输入，分别是：控制铲斗姿态两路、控制车辆行驶转向两路以及控制车速和制动两路；四路开关量输入，包括左右手柄两个使能输入信号、急停信号以及自动/手动信号。根据输入的控制信号，单片机经过处理后将数据打包通过RS232发送出去，每帧共7个字节。上位机收到数据之后，如果校验正确，则返回数据0x11以表示数据传输无误，否则发送数据0x00以表示数据传输错误，要求重新发送。
4.2 无线通讯程序
通过网络编程来实现控制端上位机和车载电脑之间的通讯，采用C#编程语言，具体实现是采用基于TCP/IP协议的Windows Socket。为了保证通讯信息的稳定和可靠性，超视距遥控系统采用的是TCP协议。由于在服务器端和客户端两端，利用Socket套接字传输的是连续的字节数据，通讯双方并不知道传输而来的字节代表何种含义，因此必须在传输层定义自己的通讯协议，这样才能使传输的数据转换为有意义的信息。
5 实验
为了检验超视距系统的控制效果，对模型车进行了多次的场地遥控实验，实验场所为“L”型楼道。通过控制成车辆的启动、加速、恒速、制动、换挡和急停。实验表明，车辆在楼道中能够以超视距的方式实现驾驶，断开重连程序保证了车辆遇到无线网络信号不好的时候也能够进行操控。
实验结果说明，该超视距遥控操作系统具有良好的遥控驾驶功能，控制台对模型车完全可控，操作简便，能够按照设计生成正确的远程驾驶指令，能够满足安全性和可靠性的要求。
6 结束语
系统依据实际铲运机设计出远程操控系统和模型车，通过无线网络系统实现了远程控制。该模拟系统和实际系统的区别在于被控车辆工作环境不一样，实际铲运机工作于恶劣的井下，需要考虑通讯的稳定性和可靠性，这对于无线网络硬件和软件的搭建提出了更高的要求。本论文的研究对于实际超视距遥控技术具有良好的指导意义。
参考文献
[1] 战凯，顾洪枢，周俊武，等.地下遥控铲运机遥控技术和精确定位技术研究[J].有色金属，2009，61（1）：107-112.
[2] 李ノ，胡天友.地下铲运机遥控控制系统的研究[J].金属矿山，2008（10）：100-102.
无线通讯论文范文4
【关键词】GPS；GPRS；物探测量
一、相关概念
物探测量是工程测量的一个重要分支，主要任务就是依据物探设计，将设计的勘探点用一定的测量方法放样到实地并准确记录其物探点空间位置，为物探野外施工、资料处理及解释提供符合设计要求的测量成果、图件和信息资料。GPS是由美国国防部研制部署和控制的军民两用，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPRS即通用分组无线业务是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。
二、系统的实现
（1）集成定位接收终端硬件的设计和实现。GPS-GPRS集成定位接收终端的设计思想是集成GPS和GPRS两个模块。该定位终端实时获取GPS提供的经纬度、速度、时间等GPS信息后，以GPRS上网的形式发送给监控中心。所以硬件设计应该包括GPS模块和GPRS两个模块，并且要有一个控制单元协调两个模块工作。除此之外，定位终端还应该包括LCD显示模块和电源模块等部分。总的设计思路是GPS模块通过串口通讯与单片机建立联系，由单片机来控制GPS模块工作，并对数据进行处理，处理后的数据通过485总线传输给GPRS模块，再有GPRS模块通过无线通信将信息传输给终端LCD显示模块上。（2）集成定位接收终端软件的设计和实现。定位接收终端的软件主要完成上电后系统的初始化，对各个模块的检测，接收GPS模块传来的GPS消息，利用GPRS模块传输的GPS定位信息。整个软件系统应该包括主控模块、GPRS模块、GPS模块、LCD显示模块和串口操作模块五部分。本课题的软件分为终端软件部分和服务器软件部分。将内核加载到RAM中运行后，系统的控制权就完全转交给内核了。内核在完成一系列初始化工作后，将自动运行用户程序。终端软件主要包括以下几个主要模块：键盘处理、GPS数据的处理、用户数据的接收和发送。（3）监控中心设计和实现。监控中心主要实现对GPS-GPRS集成的定位系统中的各个定位终端的控制和跟踪，它能主动向系统中各个定位终端发送位置请求，并且获取各个终端的位置消息，解析出GPS消息中的经纬度、时间、速度等值，并且通过软件界面显示，供用户察看。同时通过软件接口将定位消息发送到与电子地图或GIS等软件平台接口，以便其他后台程序利用终端的位置消息进一步进行分析和处理。监控中心通过串口连接一个无线通讯模块，以其来实现和各终端无线设备的通信。监控中心的主要部分包括：无线通讯模块部分――监控中心服务器部分――无限通信终端部分。本次系统的工作流程下所述：第一，监控中心接到一单新的任务后，马上查找当前是否有空闲的终端，如果有则直接选择一个，然后向其下达工作任务，如果没有则转到第二。第二，监控中心在新接收任务附近的地点查找是否有正在工作的终端，如果有则向它们发送消息，要求报告当前的工作状态。第三，监控中心根据报告过来的信息，选取一个最合适的终端，向其下达工作任务。第四，各终端的使用者在完成工作之后，向监控中心发送信息，报告各自的工作情况，监控中心会自动在数据库中更新这些信息。第五，监控中心也可以提供一些公共服务，如信息查询等。（4）定位系统在物探行业中的应用。物探测量作业多位于沙漠等荒芜人烟的地方，地形复杂，山体高大，道路稀少，气候多变，昼夜温差大。由于受地形、气候、山体遮挡、森林覆盖等诸多不利因素的影响，使测量精度受到限制，施工进度无法保证，作业效率低下，人员安全不能保障，项目成本上升等。基于GPS-GPRS定位系统的物探测量作业具备了以下功能特点：一是有效增加物探测量作业距离，提高信号覆盖范围，有手机信号的地方即可工作，更加方便用户的使用，；二是采用GPRS通讯模式的物探测量系统，数据速度快，随着速度的增加，其数据延迟也降低了，相比于GSM通讯费用低，GPRS数据传输费用远比打电话接入的费用低。GPS与GPRS技术的结合，使得任何地点的流动站都可以方便的与基准站、中继站、监控中心建立数据联系。
三、结论
本文以物探测量的实际工作需要为目标，将GPS技术与GPRS技术有机地结合，严格按照实际物探测量操作流程建立相应的模型，利用GPRS的数据传输功能，对GPS数据进行实时传输，其可操作性及实时性都较强，而且成本较低，结构简单，具有较高的可靠性；同时可以将本地原始位置信息实时发送到基地进行处理，并给用户返回更加精确的位置消息，这样就可以避免由于误差范围太大而导致的重复劳动。
参 考 文 献
无线通讯论文范文5
关键词：创新发展，信息化建设，数字化矿井
科学发展观所强调的全面、协调和可持续发展，基本要求是走高质量、高效益发展之路，是使煤矿企业实现又快又好发展的基本指导方针，它反映了信息化建设的本质规律。
以深入贯彻落实科学发展观为契机，加快推进煤矿企业的信息化建设步伐，完全符合塔山煤矿的创新品牌、塑造典范的发展目标，也符合集团公司高起点上再跨越、创造同煤新历史的要求。
一、塔山煤矿信息化建设现状
信息化是实现煤矿安全生产、管理现代化的手段，是现代化煤矿发展的必然趋势。企业信息化就是运用先进的现代企业管理理论、计算机技术及网络通信技术，改造和提升企业生产力和管理水平的过程。加快煤矿企业技术创新、管理创新、体制创新，提高生产力水平和经济效益，确保安全生产，提高企业市场竞争力。
塔山煤矿公司自建矿以来，在科学发展观的指引下，始终坚持以科技带动生产，不断提升企业的软实力，努力推进企业的数字化、信息化建设。目前，企业拥有MIS信息管理系统、内部网站、邮箱系统、FTP服务、井上下工业电视系统、井下人员区域定位系统、高性能的冗余容错以太网、综合自动化设备监测系统等一大批具有国际领先水平的信息化系统。
1、高性能的冗余容错以太网（FTE）：作为信息化建设的重要基础部分，以太网担负着整个矿井的数据传输任务。FTE极大地减少了我们的运行和维护成本，为提高系统的使用率和可靠性提供了理想的效果。它不仅提供容错能力，还提供了工业控制应用所需的快速响应、决策和安全性。
下图为网络拓扑示意图：
（图一）
2、企业信息门户：面向互联网的新闻、信息网站，是企业展现宣传的窗口。主页上新闻、专题、栏目可以定制，所有的内容都通过后台(管理信息系统)和管理。通过IP绑定和HTTP BASIC认证机制与管理信息系统进行通讯。
网站中包含有企业内部邮箱用于传递各种文档；FTP服务器中存储了各种办公、杀毒等应用软件；内嵌一个产量窗口，用于矿井日产、月产情况。
3、企业信息管理系统：信息管理系统包括11个对口业务子系统、1个协同办公子系统（OA）并集成了地测、井下环境监控、设备监控、视频监控4个子系统。
各对口的业务子系统均具有独立的录入、输出（打印、导出excle表格）、查询报表功能；各子系统除具有报表类功能外，还具有上传、下载各类文件的功能。
各子系统主要包括：
1. 生产子系统。
2．调度子系统。
3．选煤子系统。
4．运销子系统。
5．财务子系统。
6．机电（设备和配件）子系统。
7．人力资源子系统。
8．材料子系统。
9．考核子系统。
10．统计子系统。
11．协同办公（OA) 子系统。
12．考试子系统
13．地测系统、工业监控系统等的数据集成。
管理信息系统从根本上改变了固有的工作模式，使工作方式发生了极大的改变，信息系统及时提供的信息内容，对管理工作的及时性、高效性、可靠性提供了保证，对提高公司的生产、经营管理水平和效率起到的作用是有目共睹的，使企业管理上升到了一个新的台阶。
该管理信息系统平台的搭建和应用，无论从软、硬件环境，均为塔山煤矿公司信息化建设的发展，奠定了一个良好的基础。随着数据信息量的不断丰富，员工工作方式的逐步改变，对信息化认识程度的提高，将为今后扩展开发、应用高层次的管理软件，进一步提高企业的管理水平和竞争力，打下坚实的基础。
4、工业电视系统：工业电视系统充分利用光纤通讯技术，将井下各运输皮带、洗煤厂及地面的画面清晰的传输至调度指挥中心视频服务器，实现煤矿生产调度指挥的可视化。另外，所有画面还将通过视频分配器传输至高性能的冗余容错以太网上，使公司各级领导及生产安全相关部门可以通过局域网进行井上下的视频监视。
5、综合自动化设备监测系统：以前，公司内各套系统独立运行互不兼容,在井上下形成了一个个“信息孤岛”，信息资源不能得到充分利用，不利于煤矿企业进行综合管理和决策。
作为信息化建设的重要组成部分，设备监测系统利用现代信息通讯技术，集成包含综采采煤机组、泵站等监测；井下电力监测；顺槽及主井皮带CST、贝克皮带保护监测；主扇风机监测；排瓦斯泵站监测；制氮机监测；水泵房监测；束管防火监测；人员定位监测；洗煤厂监测；皮带电子秤监测；矿压监测等十二个子系统，涵盖与矿井生产及安全相关的所有系统，将这些系统集成于一个平台之上，在调度指挥中心或者局域网所覆盖的每个角落都可以实时了解各套系统的运行状况。
矿井综合自动化系统依据“以信息化带动自动化、自动化促进信息化建设”的建设原则，通过搭建综合自动化监控网络平台、企业信息化管理网络平台，为数据传输、信息共享提供可靠的物理通道；通过建设管控一体化平台，将底层自动化子系统相关安全、生产实时数据与管理信息有机结合。科技论文，创新发展。在实现所有子系统在矿调度指挥中心的集中监测与控制的同时实现塔山煤矿生产自动化、生产管理自动化与管理决策自动化的无缝融合。
6、井下无线通讯系统：
安全生产， 以人为本；生产调度，效率为本；
实施救援， 快捷为本；实时监控，通讯为本；
由此可见，现代通讯技术已经成为矿井信息化建设的重中之重。科技论文，创新发展。科技论文，创新发展。基于Wifi技术的MDS信息通讯系统已经通过公司有关部门的方案审核，并将在下半年进行安装，系统设计覆盖井下所有区域及部分地面办公区域。科技论文，创新发展。
与国内传统的矿井无线小灵通系统相比，该系统具有如下优点：
1、所有线路采用光缆传输，信号抗干扰能力强。科技论文，创新发展。
2、采用802.11b/g网络传输标准，增加了信息通讯物理带宽，使数字、视频等信息的传输成为可能。
3、Wifi手机的无线通信质量非常好，就是在嘈杂的环境下，也有很好的过滤功能。
4、增加了网络摄像头、防爆摄像机、移动基站、防爆PDA、智能车辆监测等辅助设备，充分利用通信带宽满足不同的数字业务需求。
作为未来替代矿井有线电话的通讯技术，Wifi无线通讯系统不但实现了井上下实时的语音调度指挥和信息反馈，也为特殊情况下的应急救援、安全监控等提供了可靠保障。
二、矿井信息化发展思路
针对目前公司内部信息化建设的现状，我们认真总结经验，努力做到与时俱进和科学发展，使企业能够在激烈的市场竞争中立于不败之地。
1、健全完善信息化管理基础工作
1）一套科学的信息化管理流程犹如一条信息高速公路，信息流程就是要保证企业内外部信息的畅通无阻。建立一套规范的信息资料收集、整理、共享、传递和报送等管理流程，会在企业信息化建设和完善进程中起到举足轻重的作用。
2）加强信息化管理队伍建设，提高公司信息化相关从业人员的业务素质，营造认真学习、刻苦钻研的工作氛围，提高人员主动学习的自觉性。
3）建立健全企业信息化建设管理制度，使得各项信息化管理工作有章可循。
2、注重科技创新、管理创新同企业信息化建设同步发展
以科技创新、管理创新为依托，不断推进企业信息化建设，是现代化煤矿安全高效高产的发展方向。以人、机、环境和谐统一、科学发展为目标，把创新理论应用到煤炭企业信息化建设的实践当中，使理论在实践中得到应用和升华，使实践得到理论的支撑和指引，最终实现企业的良性循环发展。
3、加大信息化建设的投入
1）一方面我们要加大革新力度，改造现有设备使其满足现代煤矿生产的需求，另一方面不断引进国际先进的设备和技术，努力使我们的硬件设施处于国际领先水平。
2）重视培养和引进符合煤矿信息化建设的复合型人才。信息化建设，人是根本。企业必须从长远出发，制定实施人才强企战略。与国内知名院校合作，一方面为院校提供实践基地合作研究课题，另一方面利用院校优秀师资力量为我们培养复合型人才，实现互利双赢。
信息化建设要统筹规划，循序渐进。在推进信息化的过程中，要有相应的部门来研究和制定信息化的长期、中期和短期发展战略和目标，提出相应的实施计划和项目建议；要根据信息化的发展，提出并推动信息化的标准化工作，制定相应的数据标准，技术标准和安全标准；此外，还要监督、评估和管理重大信息化工程项目的实施。
三、总结
煤炭工业是我国的基础能源产业，要走新型工业化道路．就必须努力发展煤炭工业信息化。科技论文，创新发展。煤炭企业要从企业发展战略的高度来认识信息化建设的重要性，把信息化建设纳入企业发展战略规划，分阶段实施，通过推进信息化建设，改进企业管理，提升企业竞争力，使企业在市场竞争中立于不败之地。
信息化管理是长期的、艰巨的、规范的系统工程，只有坚持不懈地发展下去，才能为企业降本提效、提升管理水平，更好地为安全高效矿井服务。
参考文献：
[1]马延文.兖州煤业信息化管理实证研究[J].煤矿现代化2010(1):84-85
[2]王鹏.浅议煤矿信息化建设[J].科技情报开发与经济2009(16):127-128
无线通讯论文范文6
关键词:gene8310 家庭服务机器人 嵌入式系统
1 引言
家庭服务机器人是机器人的发展方向,是我国进一步加强机器人技术研究的突破口。家庭服务机器人旨在将家庭成员从家居的繁琐家务中解放出来,给家庭成员提供帮助、娱乐等。
本文介绍的家庭服务机器人如图1所示。机器人身高140cm,行走驱动方式采取轮式差动驱动。胳膊是模拟肩关节、肘关节的三自由度结构,采用伺服电机作为关节执行机构。机器人上面安装了摄像头、麦克风接口、触摸液晶屏、超声波
图1 家庭服务机器人实物图
传感器。可以与家庭成员完成人机交互,回答家庭成员的提问问题。
本文设计的家庭服务机器人是基于gene8310的嵌入式设备,在此基础上实现了自主移动、动作表演、人脸跟踪、语音交互、远程遥控等功能,测试表明,本系统具有良好的稳定性、使用性和可操作性,可以实现家庭服务机器人的各项工作要求。
gene8310是intel推出的一款嵌入式设备,具有体积小巧,工作稳定,可扩展性强等特性,支持单5v供电工作。
gene8310嵌入式主板尺寸长146mm宽101.6mm,内置intel celeron处理器主频600mhz,最大可支持1gb的sodimm内存插槽,配有cf卡插槽,硬盘接口,ps2接口、4个usb2.0接口,2个rs232接口,音频输入输出接口,可接crt/lcd显示器。
2 系统设计
2.1 整体系统设计
本文系统设计如图2所示。
图2 机器人控制系统设计框图
针对家庭服务机器人的任务要求,将机器人控制系统分成以下模块:嵌入式系统、摄像头、扬声器、麦克风、人脸跟踪系统、语音识别系统、无线通讯系统等。嵌入式系统采用gene8310微型主板作为硬件平台,运行windows操作系统;人脸跟踪系统、语音识别系统是运行在windows操作系统下面的基于vc的程序;无线通讯系统是基于q2501b的gprs通讯模块;动作控制是基于pic16f877a的7自由度伺服电机的控制;行走控制是双行走轮差动控制的驱动方式。
2.2 动作控制系统设计
家庭服务机器人的动作主要是让机器人模拟人的手臂关节,以便机器人实现人的一些动作,本论文设计的机器人手臂有三个自由度,分别模拟人体的肩关节、肘关节,可以实现抬臂、弯臂、摆臂等动作,一个手臂三个自由度的组合,可以实现握手、挥手、招手等动作,两个手臂的组合又可以实现鼓掌、拥抱等人的基本动作。
2.3 行走控制系统设计
家庭服务机器人行走控制系统采用的是双行走轮差动控制的驱动方式,机器人的模型如图3所示。这里我们假定机器人和地面之间是纯滚动的,行走轮只旋转不打滑,得到运动学模型公式:
式中: (x, y)为机器人中心o点的参考坐标;θ为机器人中心o点的运动方向角;ν为机器人中心o点的速度;ω为机器人差动转向的角速度。
根据上述数学模型,结合机器人的结构特点,把机器人的运动简化为与地面接触的两点运动,两点的位置决定了机器人的位置,两点的运动状态决定了机器人的运动状态。图3中xoy为全局坐标系,xoy为机器人坐标系,o为速度瞬心。
图3 家庭服务机器人行走控制
在此,把前进的方向作为正方向,把后退的方向作为负方向,统一起来分析,设在某一时刻,左、右行走轮的速度为vl 、vr ,左、右行走轮角速度为ωl、ωr ,在很短
的时间间隔δt 内,机器人的方向和线速度可以近似认为不改变。两行走轮与地面接触点之间的距离(即机器人两行走轮的跨距)为l。
在行走过程中,主控制系统把规划好的路径转变成随时间变化的两个独立驱动轮的角速度的控制,通过驱动器和电动机,分别去驱动两个驱动轮,两个驱动轮的角速度都要根据规划路径的变化而变化。当家庭成员发出指令让机器人去指定地点的时候,机器人根据事先规划好的路径自主到达指定的目的地。
3 无线通讯
家庭服务机器人的无线通讯指的是人与机器人的远程通讯,最好利用现有的家庭成员的物件稍加改进皆可以实现对服务机器人的操作。本设计基于当前比较普及的手机短信来实现对机器人的远程通讯,在机器人控制系统上加一个手机模块,然后通过家庭成员的手机发短信来控制机器人。
本设计采用的gprs模块为wavecom公司的q2501b,可以快速、安全、可靠的实现数据通信、语音传输、短消息服务,拥有open at指令接口,支持文本和pdu模式的短消息,可以方便的通过串口发送at指令来操作,值得一提的是,q2501b模块内部还集成了一个gps模块,定位精度3m。可以方便的将机器人的位置信息通过短消息传送给终端。
机器人的远程遥控主要是通过手机短信的方式实现的,在外的家庭成员通过自己的手机给智能家庭服务机器人发送控制指令,机器人收到控制指令执行相应的动作,如图4所示。
图4 无线通讯模块系统框图
4 人机交互
家庭服务机器人的人机交互包括家庭成员对机器人的命令以及机器人对家庭成员的反馈。本设计中的是实现人与机器人的语音交互。
4.1 人脸检测
本设计采用人脸肤色模型结合相似度以及人脸轮廓来检测和定位人脸。在ycbcr 色彩空间(其中y 表示亮度, cb 表示饱和度,cr 表示色调)中y 值不同的地方,cbcr 子平面中肤色聚类区域是不同的,肤色聚类区域随y 变化而呈现出非线性变化。考虑y 值的影响,对ycbcr 色彩格式进行非线性分段色彩变换,再将变换后的图形投影到cb-cr二维子空间就可以得到实用的人脸肤色聚类模型。根据该模型,可采用基于相似度的方法来检测人脸。为了消除亮度对人脸肤色的影响,定义r=r/(r+g+b),b=b/(r+g+b),把三维基色空间降解成二维的半基色空间,然后用基于频域的同态滤波法对图像进行光照补偿处理。这样就能大大地提高人脸检测的准确率。
4.2 语音识别
本设计采用的语音识别引擎是基于汉语语义识别的语音识别系统,其对于汉字的识别有2000个汉字,可以满足家居生活对话的基本需求,当前机器人与人的对话可以实现生活常识、旅游常识、脑筋急转弯、背诗、聊天等功能,给家庭成员提供娱乐、教育、帮助等功能。
4.3 运动响应
机器人对人的运动响应主要指得是机器人对人发出的运动指令的相应,在本设计当中,机器人可以相应的运动指令有:前进、后退、左传、右转、摇头、请、招手、摆手、摆臂、挥手、鼓掌、握手、拥抱、再见等。机器人动作相应的过程如下图所示。
图5 服务机器人运动响应
家庭成员通过麦克风向服务机器人发运动要求,语音识别引擎启动,将识别出来的语义与数据库匹配,取得动作指令码,然后将动作指令码通过串口发送到控制模块,机器人执行机构执行相应的动作。
5 结束语
本文设计了基于gene8310微型主板的智能家庭服务机器人系统,本智能家庭服务机器人实现了人脸跟踪、语音识别、自主移动、动作响应、远程遥控等功能。其中自主移动采用的是双行走轮差动控制的驱动方式,很好的满足了室内全方位移动的特性;远程遥控采用的是基于q2501b的gprs网络,成本低,无距离限制,受环境影响较小,可以充分利用无线共网的其他优点,由于受到现有无线通信公网带宽的限制,其视频传输的特点较弱,随着3g技术的发展,高带宽将丰富机器人远程遥控的多媒体交互信息,家庭成员可以远程视频家居内部的情况;人脸跟踪是基于肤色
模型和人脸轮廓理论实现人脸识别跟踪,模型有较好的实时性和鲁棒性;语音识别采用的是基于模式识别的语音识别引擎,在特定数据库里面可以达到很好的识别效果,下一步研究将机器学习技术加进来,可以让机器人在特定家居环境下完成技能学习。经测试,机器人可以完成预定家庭服务机器人的各项基本功能。
参考文献
