都会断电,线路也有可能出现问题,因此,无线传感器网络就是个很好的选择,再结合具有广泛覆盖范围的移动通信手机模块,就可以将所需的数据安全可靠地传送到地面中心和有关责任人员的手中。无线传感网络拓扑结构方案考虑矿井的结构特点，把矿井无线通信系统设计成如图示的网络结构。底层是部署在矿井巷道和工作面上的传感器网络，向上依次为传输网络和地面监控中心。为了保证通信系统的可靠性和准确性，传感器节点的部署密度通常比较大，并且部署在矿井中所有的工作面和巷道中，从而形成多个传感器网络。传输网络是负责协同各个传感器网络网关节点综合网关节点信息的局部网络。图监测系统网络结构无线传感器网络采用网状拓扑结构，由于完全的网状拓扑控制要消耗传感器节点较多能量，为了在满足网络连通的前提下，尽可能地节约能量，在矿井的每个巷道和工作面部署的大量节点中选取少数节点作为主节点，打开其通信模块，关闭非主节点的通信模块，由主节点建立个网状全连通网络来负责数据的路由转发。这样既保证了原有覆盖范围内的数据通信，也在很大范围内节约了能量。在无线传感局域网中通常采用的组网拓扑结构般有三种星形拓扑网形拓扑和树形拓扑。图星形拓扑结构图星形拓扑是由中央节点和通过点到点无线链路到中央节点的各个站点组成，如图所示。中央节点执行集中式通信控制策略，因此中央节点相对复杂，而各个站点的通信处理负担都很小。这种结构旦建立了通道连接，就可以在连通的连个节点之间传送数据。星形拓具有控制简单故障诊断和隔离容易的特点。图网形拓扑结构图网形拓扑如图所示。它的优点是不受瓶颈问题和失效问题的影响。由于节点之间有许多条路径相连，可以为数据流的传输选择适当的路由，从而绕过失效的部件或过忙的节点。这种结构比较复杂，成本比较高，提供上述功能的网络协议也较为复杂。图树形拓扑结构图树形拓扑从总线拓扑演变而来，形状像颗倒置的树，顶端是树根树根以下带分支，每个分支还可以再带子分支，如图所示。树根接收各站点发送的数据，然后再广播发送至全网。树形拓扑的优点是易于扩展发现故障较容易，缺点是各个节点对根的依赖性太大。结合井下环境的特点，巷道深路窄，在本设计中采用控制简单，传输方便的星形拓扑结构。这里，由主节点来调节非主节点的工作，负责数据的融合和转发，能量消耗会相对较大。为解决主节点的能量消耗问题，这里主要通过网络自身周期性地监测各传感器的能量状态，并自动更换主节点来均衡网络中各节点能量消耗。选取所有节点中能量大于设定值的少数几个节点作为主节点，其余节点选取离自己距离最近的主节点作为自己的控制节点。如果矿井工作面距离较远，或工作面数目多，可以在每个工作面专门部署个能量较强的节点作为该工作面主节点的主节点，完成工作面之间的信息传输。基于保证矿井人员安全的需求，设计种人员定位系统是很必要的，由于矿井人员的移动性，采用无线定位技术能更有效实现井下人员的定位。工业级无线传感网络技术的不断进步为解决传统矿井人员安全的问题提供了广阔的前景和新的契机。无线传感器网络是种由传感器节点构成的网络，能够实时地监测感知和采集节点部署区的观察者感兴趣的感知对象的各种信息如光强温度湿度噪音和有害气体浓度等物理现象，并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去，通过无线网络最终发送给观察者。无线传感器网络的个重要优势是摆脱了传统传感器网络的连线限制，解决了成本问题，通过传感器技术计算机技术和无线通信技术的融合，大大缩短了人和自然之间的距离。无线传感器网络在军事侦察环境监测医疗护理智能家居工业生产控制以及商业等领域有着广阔的应用前景。在传感器网络中，传感器节点具有端节点和路由的功能方面实现数据的采集和处理另方面实现数据的融合和路由，对本身采集的数据和收到的其他节点发送的数据进行综合，转发路由到网关节点。网关节点往往个数有限，而且常常能量能够得到补充网关通常使用多种方式如卫星或移动通信网络等与外界通信。而传感器节点数目非常庞大，通常采用不能补充的电池提供能量传感器节点的能量旦耗尽，那么该节点就不能进行数据采集和路由的功能，直接影响整个传感器网络的健壮性和生命周期。因此，传感器网络主要研究的是传感器网络节点。具体应用不同，传感器网络节点的设计也不尽相同，但是其基本结构是样的。传感器网络节点般由处理器单元无线传输单元传感器单元和电源模块单元部分组成。本论文设计思想就是基于无线传感器网络的。图传感器网络结构图本模块的通信方式属于点对点的通信方式，点对点无线通信是无线通信中最基本的通信方式，是点到多点无线通信以及无线网络的基础。本模块的通信设计属于短距离无线通信范畴。短距离无线数据通信的标准简介短距离无线光发送模块规定的接口电平，经光发送模块完成光电转换后送入光纤，通过光路传输到井下。在井下接收端，光接收模块可将微弱的光信号变成定电平的电信号再经功放放大，滤波器滤波后送至发射天线发射出去，此为下行链路。同理在上行链路方向，接收天线接收的手机信号也需要将电平调整到定电平后送至光发送模块传输至近机端近机端的光接收模块将输出的信号放大，滤波后返回。上下行链路中，分别使用了多级滤波器，是为了滤除带外噪声和杂散信号，提高上下行信道之间的隔离度。在井下终端放大的信号可由微型定向天线，泄露电缆等发射给各巷道的服务区。图光纤直放系统框图光纤直放系统在井下应用的另大优势就是它不仅有单路延伸形式，即由台近端机及台远端机组成，而且有多路延伸形式，即由台近端机及多台远端机组成，井下远端机距地面的最远距离可达，由光路的最大长度要求确定，这种组成方式恰恰能适合井下多地点通信的需求，根据技术要求，台近端机最多可与台远端机相连，近端机远端机的结构组成如图所示。在应用近端机多远端机的方式时，要注意两个问题，首先要考虑到系统容量，预算话务量，在多地点实现移动通信，如有多个工作面多个掘进面的通信服务区，其移动用户势必相应增多，加之基站本身要为地面服务，需分担部分话务量，这洋很可能造成系统容量不够，出现这种情况，可采用为传输系统单设载频或再增加的载频数来解决。其次要注意光纤直放系统的上行调节，即每台远端机的上下行的增益要平衡，且增益大小要相匹配。图近端机远端机光纤直放系统组成基于手机模块的数据接收系统模块简介模块，是将射频芯片基带处理芯片存储器功放器件等集成在块线路板上，具有的操作系统射频处理基带处理并提供标准接口的功能模块。因此，模块具有发送短信，语音通话，数据传输等基于网络进行通信的所有基本功能。简单来讲，模块加上键盘显示屏和电池，就是部手机。开发人员使用或者单片机通过串口与模块通信，使用标准的命令来控制模块实现各种无线通信功能，例如发送短信，拨打电话，拨号上网等。基于模块产品的开发往往都是基于平台，使用嵌入式系统进行开发。有些模块具有开放内置平台功能，可以让客户将自己的程序嵌入到模块内的软件平台中。早期的模块主要是供手机厂使用，手机厂直接购买模块，配上外围的器件就是可以生产部手机。模块解决了手机设计中复杂的射频发送和基带处理问题，并提供了标准的通信接口，厂商不用再从底层的芯片级开始进行手机的设计，缩短了设计周期。年前，国内的手机厂家几乎都是购买国外的成品模块进行二次开发生产手机的，近几年，随着国内手机设计公司的逐渐成熟，手机厂家才摆脱对模块的依赖，转为直接从芯片级入手生产手机。目前，模块依然在广泛的工业应用领域使用，在更行各业都能看到模块应用的产品。例如，在车载监控领域，使用模块将车辆行驶的数据传输回车辆管理中心在电力水务系统，通过模块实现了远程智能抄表，可以实时监控用户的用电和用水量在测绘行业，为很多偏僻的测绘点安装了模块实现了实时的监控，不必再人工收集数据在家庭，可以安装无线报警系统，旦发生火情或盗窃行为，可以立即通知户主和报警在国外，很多老人小孩带了个人跟踪器，防止老人和小孩走失或意外发生，里面也是集成了模块。可以说，随着的网络建设的完善，模块的应用范围也越来越广。模块井上数据接收系统手机模块采用,它由射频天线,内部闪存,基带处理器,匹配电源和个脚的插座组成。其中基带处理器是核心部件,用来处理外部系统通过串口发送过来的指令。它的外部集成了标准接口,电源接口,模拟音频输入输出接口和卡,只要将其串口与或单片机的串口相连,就可以用命令对它进行设置,其通信速率为。目前移动通信的信号几乎实现了无缝覆盖,因此,利用其完备的网络进行数据传输就成为应用的热点。或者采用指令进行单片机与手机模块间的通信设置,选择以数据,文本等格式的短消息通信方式,这样可随时进行可靠的通信,并可以节省无线传输的成本和网络维护开支。单片机和手机模块之间的通信原理框图如图示。图单片机和手机模块之间的通信原理框图在地面系统信号可以覆盖的地方的数据中转终端,利用网络将数据传到数据处理中心和安全责任人员的手机上,便实现了矿井上下信息的传送与接收。总结本文涉及的矿井应急通信系统是无线传感器网络的个最简单的应用,由于无线传感器网络具有定位功能,因此,该系统经过进步扩展就可用于安全救援每个井下工作人员携带个传感器节点,这样在发生紧急状况时就可以确定人员的井下位置以及有关的参数,保证救援行动的顺利进行总体来说,无线传感器网络技术和技术的结合应用在矿井等安全系数要求较高的地方有较大的意义,值得进步地研究参阅文献,彭祖林,邓罗根,刘细华用于测量体温的无线实时监测系统的设计与实现计算机信息刘鸣,蒋新颖,姚雪峰基于多点温度采集和无线传输电子元件与材料孙利民，李建中无线传感器网络北京清华大学出版社，王林琳在多参数无线监护系统中的应用长春工业大学学杨占军,杨英杰基于无线传输技术的多路温度数据采集系统设计东北电力学院学报朱芳章坚武高峰种基于的无线数据采集系统设计杭州电子科技大学学报周波无线通讯模块在无线数据采集系统中的应用工业控制计算机刘联会煤矿井下移动通信方案的探讨煤矿机电，任丰原，黄海宁，林闯。无线传感网络软件学报李伟信号在大巷中传输衰落的研究煤炭工程李多松用煤矿矸石制取复方聚合铝铁的研究煤矿环境保护赵红矿井移动通信频率的选择煤矿自动化李伟信号在采掘巷道中传输衰落的研究矿业研究与开发,。江西科技师范学院毕业论文设计题目中文矿井无线传输模块的设计外文院系通信与电子