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工程师论论文免费费下载工工程师职职称论文文免费下下载：关于煤矿矿多功能能物联网网读写器器的设计计摘要:介介绍了物物联网的的概念和和结构组组成,分分析了物物联网在在煤矿中中的具体体应用,详细介介绍了一一种具有有煤矿特特色的多多功能物物联网读读写器的的设计与与实现。该该读写器器应用在在物联网网的感知知层,能能够进行行物体识识别和各各类物理理信号与与环境参参数的传传送,为为煤矿应应用物联联网提供供了一个个很好的的感知层层解决方方案。关键词:煤矿;物联网网;读写写器;射射频识别别; ZZigBBee0引言言物联网(Intternnet of Thiingss)又称称传感网网,是指指将各种种信息传传感设备备和装置置与互联联网、无无线专网网结合起起来形成成的一个个巨大网网络,物物联网是是在互联联网基础础上延伸伸和扩展展的网络络,其用用户端延延伸和扩扩展到了了任何物物品与物物品之间间进行信信息交换换和通信信1。物联联网是一一个比IInteerneet更为为庞大的的网络。在在这个网网络中,系统可可以自动动地、实实时地对对物体进进行识别别、定位位、追踪踪、监控控并触发发相应事事件。物物联网被被称为继继计算机机、互联联网之后后世界信信息产业业的第三三次浪潮潮2。其无无处不在在,无所所不能,被称为为下一个个万亿元元级的产产业和迈迈向信息息社会的的发动机机。目前世界界各国都都相继出出台了与与物联网网相关的的信息化化政策,我国也也已将物物联网列列为重点点培育和和发展的的新兴产产业,无无锡物联联网研究究所与北北京邮电电大学联联合成立立了感知知中国研研究中心心,中国国矿业大大学也成成立了感感知煤炭炭研究所所。本文文结合物物联网在在煤矿的的应用情情况,设设计了一一种能够够感知煤煤矿“人员、机机械、环环境”安全状状态信息息的多功功能物联联网读写写器。1物联联网结构构物联网是是在计算算机互联联网的基基础上,结合已已有的射射频识别别技术、网网络技术术、数据据库技术术、中间间件技术术等,构构筑一个个由大量量联网的的阅读器器和无数数移动标标签组成成的覆盖盖世界上上万事万万物的网网络33。在在这个网网络中,物品能能够彼此此进行交交流,而而无需人人的干预预。物联联网实质质就是利利用射频频识别技技术(RRFIDD),通通过计算算机互联联网实现现物品(商品)的自动动识别和和信息的的互联与与共享。射频识别别技术是是一种能能够让物物品“开口说说话”的技术术。在物物联网中中,射频频识别标标签中存存储着规规范而具具有互用用性的信信息,这这些信息息由无线线数据通通信网络络采集到到中央信信息系统统,实现现物品的的识别,进而通通过开放放性的计计算机网网络进行行信息交交换和共共享,从从而实现现物品的的智能管管理44。物联网工工作步骤骤:(1)对对物体属属性进行行标识,物体属属性包括括静态和和动态属属性,静静态属性性可以直直接存储储在标签签中,动动态属性性需要先先由传感感器实时时探测;(2)需需要识别别设备完完成对物物体属性性的读取取,并将将信息转转换为适适合网络络传输的的数据格格式;(3)将将物体的的信息通通过网络络传输到到信息处处理中心心(处理理中心可可能是分分布式的的,如家家里的电电脑或者者手机,也可能能是集中中式的,如中国国移动的的IDCC),由由处理中中心完成成物体通通信的相相关计算算。在由EOOC标签签、解读读器、SSavaant服服务器、IInteerneet、OONS服服务器、PPML服服务器以以及众多多数据库库组成的的物联网网中,解解读器读读出的EEPC(EleectrroniicPrroduuct Codde,电电子产品品代码)只是一一个信息息参考(指针),该信信息经过过网络,传到OONS服服务器,找到该该EPCC对应的的IP地地址并获获取该地地址中存存放的相相关的物物品信息息。采用用分布式式Savvantt软件系系统处理理和管理理由解读读器读取取的一连连串EPPC信息息,Saavannt将EEPC传传给ONNS,OONS指指示Saavannt到一一个保存存着产品品文件的的PMLL服务器器查找,该文件件可由SSavaant复复制,因因而文件件中的产产品信息息就能传传到供应应链上。物联网分分为感知知层、网网络层和和应用层层3层,如图11所示。感知层包包括条码码识读器器、RFFID读读写器、传传感器、摄摄像头、传传感器网网络等,主要用用于识别别物体,采集信信息;网网络层包包括通信信与互联联网的融融合网络络、网络络管理中中心等,主要用用于传递递和处理理感知层层获取的的信息;应用层层是物联联网与各各行各业业专业技技术的深深度融合合,与行行业需求求相结合合,实现现行业的的智能化化管理。物物联网产产业链可可以分为为标识、感感知、处处理和信信息传送送4个环环节,每每个环节节的关键键技术分分别为射射频识别别、传感感器、智智能芯片片和无线线传输网网络。在物联网网中,每每一个物物品都被被赋予一一个独一一无二的的代码,将这个个代码存存储在电电子标签签中贴在在物品上上,同时时将这个个代码所所对应的的详细信信息和属属性存储储在射频频识别信信息服务务系统的的服务器器中55。当当物品从从生产到到流通的的各个环环节中被被识别并并记录时时,通过过对象名名解析服服务可获获得物品品所属信信息服务务系统的的统一资资源标识识,进而而通过网网络从射射频识别别信息服服务器中中获得其其代码所所对应的的信息和和属性,以进行行物品的的识别和和达到对对物品自自动追踪踪管理的的目的。物物联网的的最终目目标是为为每一个个物品建建立全球球的、开开放的标标识标准准,它的的发展不不仅能够够实现对对物品的的实时跟跟踪,而而且能够够提高工工作效率率和信息息化管理理水平。2物联联网在煤煤矿中的的应用分分析煤炭行业业对国民民经济具具有重要要的支撑撑作用,其安全全生产尤尤为重要要。物联联网为煤煤矿安全全监督管管理引入入了新的的理念、新新的技术术和新的的方法。把把感应器器嵌入到到煤矿安安全监控控系统中中,感知知煤矿“人员、机机械、环环境”方面的的各种状状态信息息,将现现有分散散、独立立、单一一的网络络监管平平台提升升为系统统、开放放、多元元的综合合网络监监管平台台,实现现人与机机械、环环境等物物理系统统的整合合,物与与物、人人与物的的互联互互动,从从而保证证煤矿的的安全生生产,实实现安全全监督管管理中“物物互互联、智智能感知知、物物物互动、智智慧处置置”的设想想。物联联网在煤煤矿中的的具体应应用主要要包括以以下几个个方面:(1)地地面生产产系统。实实时监控控煤矿地地面生产产系统中中胶带输输送机、给给煤机、振振动筛、水水泵等矿矿井地面面生产主主要设施施的运行行情况及及启动、停停止等控控制。(2)提提升系统统。实时时监控矿矿井提升升设备开开停及其其运行位位置、提提升控制制系统、人人员等情情况。(3)运运输系统统。实时时监控矿矿井上下下运输系系统轨道道、车辆辆、蓄电电池、充充电装置置等工作作情况。(4)矿矿井安全全监控。监监测井下下甲烷浓浓度、一一氧化碳碳浓度、二二氧化碳碳浓度、氧氧气浓度度、风速速、负压压、温度度、烟雾雾浓度、馈馈电状态态、风门门状态、风风窗状态态、风筒筒状态、局局部通风风机开停停、主要要通风机机开停、工工作电压压、工作作电流等等,实现现甲烷超超限声光光报警、断断电和甲甲烷风电电闭锁控控制等。(5)矿矿井巷道道延伸跟跟踪。根根据采掘掘进尺数数据生成成最新采采掘图,将采掘掘现状的的剖面图图与煤层层分布图图叠加显显示对比比分析,判断是是否有越越层越界界情况或或趋势。如如有越层层越界情情况发生生对所在在企业发发出越层层越界警警告77。(6)矿矿井安全全隐患监监察。在在巷道分分布图上上设定隐隐患巡查查路线、巡巡查手段段方法,根据隐隐患的类类型、严严重性、分分布区域域进行隐隐患统计计,提供供相应的的解决方方案。(7)矿矿山抢险险救护。一一旦险情情发生,可根据据事故类类型和地地点选择择最佳线线路,迅迅速调配配抢险救救护队伍伍和设备备。(8)道道岔自动动控制系系统。通通过选择择目的地地,道岔岔自动控控制系统统自动调调整道岔岔,待道道岔完全全调整完完毕之后后,车辆辆方可运运行。(9)人人员定位位系统。将将矿井分分割成若若干区域域,在每每个区域域都安装装ID扫扫描传感感器,用用来扫描描该区域域内正在在活动的的员工的的ID,并通过过数据传传输单元元向存储储单元保保存相关关信息。3多功功能物联联网读写写器设计计根据上面面的介绍绍可知,煤矿环环境使用用的物联联网读写写器一方方面要能能够识别别人或物物体,另另一方面面需采集集一些物物理信号号和环境境参数,因此,具有煤煤矿特色色的多功功能物联联网读写写器应具具有无线线射频识识别和无无线传感感数据传传送功能能。无线线射频识识别功能能主要完完成对人人或物体体的识别别,它主主要是对对不同节节点处的的人或物物体上的的EPCC信号进进行识别别。条码码识读器器分成被被动型识识读器和和主动型型识读器器2类。被被动型识识读器接接入网络络后,其其数据传传输端口口不会自自动打开开,需要要从服务务器获取取命令来来打开端端口;当当被动型型识读器器读取到到电子标标签数据据后,将将数据暂暂存在识识读器的的临时数数据区内内,等待待服务器器读取数数据。主主动型识识读器接接入网络络后,其其数据传传输端口口将自动动打开;当读取取到电子子标签数数据后,以消息息的形式式向服务务器传送送数据,服务器器只需等等待消息息到来后后处理数数据即可可。设计计的物联联网读写写器的数数据传输输口可自自动打开开,同时时具有数数据存储储功能。由于煤矿矿井下工工作环境境特殊,有大量量的传感感器检测测各类信信号,如如瓦斯浓浓度、风风压、温温度等,设计的的物联网网读写器器需要考考虑这些些信号的的传输和和阅读,因此,选用无无线传感感器网络络来完成成各种参参数的传传输功能能。由传传感器采采集到相相应参数数后,通通过传感感器本身身所带的的无线传传感器网网络发送送各类参参数,由由物联网网读写器器的无线线网络模模块进行行传输,并存储储在相应应单元中中。采集集到的各各类参数数通过读读写器获获取后还还需传输输到互联联网上。由由于煤矿矿井下巷巷道狭窄窄,无线线网络无无法实现现远距离离传输,采用RRS4885、工工业以太太网或现现场总线线等方式式与物联联网中间间件进行行通信,并通过过其传输输到互联联网上。物联网读读写器结结构如图图2所示示。微处处理器选选用基于于ARMM9内核核的S33C24440,射频识识别模块块选用RRFM222,无无线网络络ZiggBeee模块选选用CCC24330。(1)微微处理器器S3CC24440S3C224400采用CCPU内内核电源源芯片和和复位芯芯片来保保证系统统运行时时的稳定定性,主主频为4400 MHzz,最高高为5333 MMHz;具有SSDRAAM内存存;具有有FLAASH存存储器;具有11个100 M以以太网RRJ?445接口口,通过过CS889000网络芯芯片连接接以太网网;具有有3个串串行口,其中一一个通过过转换实实现RSS4855功能;同时扩扩展了一一个CAAN总线线模块实实现现场场总线连连接功能能。(2)射射频识别别模块RRFM222RFM222是一一款先进进的低成成本射频频收发模模块,可可提供22409300 MHHz的频频率,并并且拥有有可调的的输出功功率,最最大能达达+200 dBB·m。其其主要特特性:数数据传输输率为111228 kkbitt/s;超低能能耗关机机模式;唤醒无无线电功功能;自自动频率率控制;可配置置数据包包结构;前同步步信号检检测;664 BB收发数数据寄存存器;温温度感应应和8位位模数转转换器;跳频功功能;FFSK、GGFSKK和OOOK调制制模式。物联网读读写器将将要发送送的信息息经编码码后加载载在某一一频率的的载波信信号上,经天线线向外发发送,进进入物联联网读写写器工作作区域的的电子标标签接收收该脉冲冲信号,RFMM22中中的有关关电路对对该信号号进行调调制、解解码、解解密,然然后对命命令请求求、密码码、权限限等进行行判断6。若若为读命命令,控控制逻辑辑电路则则从存储储器中读读取有关关信息,经加密密、编码码、调制制后通过过RFMM22内内的天线线再发送送给物联联网读写写器,物物联网读读写器对对接收到到的信号号进行解解调、解解码、解解密后送送至中央央信息系系统进行行有关数数据处理理;若为为修改信信息写命命令,控控制逻辑辑电路提提供擦写写EEPPROMM中的内内容进行行改写;若密码码和权限限不正确确,则返返回出错错信息。(3)无无线网络络ZiggBeee模块CCC24430采用CCC24330及其其相应的的传感器器电路实实现物联联网数据据采集的的无线通通信功能能。CCC24330包含含一个增增强型工工业标准准的8位位80551微控控制器内内核,运运行时钟钟为322 MHHz。CCC24430中中的无线线收发模模块的核核心部分分是CCC24220射频频收发器器,通过过该模块块实现节节点与物物联网读读写器间间的数据据传送功功能。4结语语通过对物物联网在在煤矿的的应用分分析,介介绍了一一个具有有煤矿特特色的,能够进进行物体体识别和和各类物物理信号号与环境境参数传传送的,应用在在物联网网感知层层的多功功能物联联网读写写器的设设计。该该读写器器为煤矿矿应用物物联网提提供了一一个很好好的感知知层解决决方案。参考文献献:1GONNZALLEZ G RR.Eaarlyy Innfraastrructturee off ann Innterrnettof Thiingss inn Sppacees ffor Leaarniing C/IIEEEEIntternnatiionaal CConffereencee onn Addvannce LeaarniingTTechhnollogiies,20008.2MICCHAEEL KK,CAATHIIE LL M.Thee Prros.andd Coons.ofRRFIDD inn Suupplly CChaiin MManaagemmentt CC/TheeIntternnatiionaal CConffereencee onn Moobille BBusiinesss,220055.3MICCHAEEL MM P. Arrchiiteccturral Sollutiionss foor MMobiileRRFIDD Seerviicess foor tthe Intternnet of Thiingss CC/IEEEECoongrresss onn Seerviicess,20008.4胡清,詹宜巨巨,黄小小虎.基基于RFFID企企业物联联网及中中间件技技术研究究J.微计计算机信信息,220099(200):1165-1677.5宋合营营,赵会会群.物物联网分分布式识识读器数数据采集集方案设设计与实实现JJ.北北方工业业大学学学报,220088(1):266-300.6艾超,傅华明明.现代代工厂中中基于RRFIDD技术的的物联网网设计J.电子元元器件应应用,220077(122):779-881.