地下礦井無線通信——基于RFID的傳感器網絡

第1章 礦井通信技術

1.1 引言

1.2 有線通信服務

1.2.1 有線通信的類型

1.2.2 載波電流系統(tǒng)

1.2.3 組合系統(tǒng)

1.2.4 光纜通信

1.2.5 有線通信系統(tǒng)的限制

1.3 半無線通信系統(tǒng)

1.3.1 基于漏泄電纜的系統(tǒng)

1.3.2 人身安全定位和監(jiān)測

1.3.3 增強型數(shù)字無繩電信系統(tǒng)

1.3.4 以太網

1.4 穿地通信系統(tǒng)

1.4.1 人員應急(PED)通信系統(tǒng)

1.4.2 發(fā)射機外蓋

1.4.3 礦車守衛(wèi)者礦工跟蹤系統(tǒng)

1.4.4 Delta電磁梯度計信標跟蹤系統(tǒng)

1.4.5 地下無線電氣通信系統(tǒng)

1.4.6 緊急廣播網

1.4.7 甚低頻和低頻的傳播

1.4.8 對TTE的研究

1.5 無線通信服務

1.5.1 袖珍尋呼機

1.5.2 對講機（Walkie-Talkie）系統(tǒng)

1.5.3 藍牙

1.5.4 無線保真(Wi-Fi)

1.5.5 全球微波接入互操作性（WiMAX）

1.5.6 射頻識別技術

1.5.7 超寬帶通信

1.5.8 Watcher（注視者）-ATS

1.5.9 跟蹤器標簽系統(tǒng)

1.6 災難管理用營救系統(tǒng)

1.6.1 地下和城市環(huán)境通信

1.6.2 牙齒麥克風

1.6.3 超低頻信標

1.7 結論

參考文獻

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第2章 適用頻率的評價

2.1 引言

2.2 穿過媒質的波的傳播

2.3 實驗室試驗

2.3.1 實驗方法

2.3.2 傳輸信號的分析

2.4 結果與討論

2.5 結論

參考文獻

第3章 被困礦工通信

3.1 引言

3.2 系統(tǒng)描述

3.3 發(fā)射單元

3.4 接收單元

3.5 技術說明

3.5.1 電源及安全防護

3.5.2 技術規(guī)格

3.5.3 可靠元件

3.5.4 輸入和輸出的詳細信息

3.6 安全性分析

3.6.1 發(fā)射單元

3.6.2 接收單元

3.7 元件詳細信息

3.7.1 安全性元件額定功率

3.7.2 發(fā)射單元元件列表

3.7.3 接收單元元件列表

3.8 系統(tǒng)功能

3.9 場地試驗

3.10 結論

參考文獻

第4章 豎井通信

4.1 引言

4.2 理論

4.2.1 電感應

4.2.2 電流鉗

4.2.3 電磁耦合

4.2.4 后果

4.3 原理

4.4 系統(tǒng)描述

4.5 技術細節(jié)

4.5.1 發(fā)送單元

4.5.2 接收單元

4.5.3 規(guī)格

4.6 現(xiàn)場安裝程序

4.7 實驗室和現(xiàn)場試驗

4.7.1 實驗室試驗

4.7.2 現(xiàn)場試驗

4.8 系統(tǒng)功能

4.9 結論

參考文獻

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第5章 視距通信

5.1 引言

5.2 在煤礦坑道中特高頻（UHF）無線電波的傳播

5.2.1 波導模式

5.2.2 表面粗糙度造成的損耗

5.2.3 隧道壁傾斜造成的損耗

5.3 預期的礦井通信范圍和傳輸損耗

5.4 系統(tǒng)描述

5.5 電路圖

5.6 規(guī)格

5.7 現(xiàn)場試驗

5.8 功能

5.9 結論

參考文獻

第6章 全礦井范圍通信

6.1 引言

6.2 系統(tǒng)

6.2.1 基本原理

6.2.2 系統(tǒng)描述

6.3 漏泄系統(tǒng)的技術規(guī)格

6.4 工作方法

6.5 優(yōu)點

6.6 電纜類型

6.6.1 長線天線

6.6.2 雙線饋線

6.6.3 Delogne系統(tǒng)

6.6.4 開槽的屏蔽電纜

6.6.5 松編織電纜

6.7 缺點

6.8 現(xiàn)場試驗

6.9 無源放大器的開發(fā)

6.9.1 描述

6.9.2 電路圖

6.9.3 規(guī)格

6.9.4 現(xiàn)場安裝

6.9.5 天線試驗

6.9.6 性能

6.10 結論

參考文獻

第7章 采礦業(yè)的基于Web信息和決策支持系統(tǒng)

7.1 引言

7.2 煤礦需要IT應用的領域

7.2.1 提高生產力和生產率

7.2.2 輪班和人事管理

7.2.3 減少產量單貨不符的情況

7.2.4 設備維修

7.2.5 庫存管理

7.2.6 環(huán)境監(jiān)測

7.2.7 礦史

7.2.8 災難預測及礦山安全管理

7.2.9 法令要求

7.2.10 災后管理

7.2.11 用網上保存的記錄改進工作

7.2.12 地下礦井無線通信

7.2.13 決策

7.2.14 培訓

7.3 系統(tǒng)描述

7.3.1 軟件和數(shù)據(jù)庫

7.3.2 中間件

7.3.3 硬件

7.4 結論

參考文獻

第8章 ZigBee技術： 一種獨特的無線傳感器網絡解決方案

8.1 引言

8.2 ZigBee技術

8.2.1 ZigBee協(xié)議棧

8.2.2 網絡層

8.2.3 數(shù)據(jù)鏈路層

8.2.4 通用MAC幀結構

8.2.5 IEEE 802.15.4中的MAC協(xié)議概述

8.2.6 物理層

8.2.7 靈敏度和工作距離

8.2.8 安全性

8.2.9 限制

8.3 ZigBee技術專長

8.4 ZigBee與其他無線技術的比較

8.5 ZigBee的特點

8.6 應用領域

8.7 ZigBee的設備制造商

8.8 結論

參考文獻

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第9章 礦山無線信息和安全系統(tǒng)

9.1 引言

9.2 功能

9.3 系統(tǒng)

9.3.1 協(xié)調器

9.3.2 路由器/終端設備

9.3.3 一氧化碳監(jiān)測設備

9.3.4 甲烷監(jiān)測設備

9.3.5 信息設備

9.4 原理及運行過程

9.4.1 跟蹤和監(jiān)測系統(tǒng)

9.4.2 減少致命事故

9.4.3 碰撞預防系統(tǒng)

9.4.4 效率和生產率監(jiān)測系統(tǒng)

9.4.5 監(jiān)測礦工不安全習慣與報警系統(tǒng)

9.4.6 信息通信系統(tǒng)

9.5 系統(tǒng)安裝過程

9.6 系統(tǒng)功能

9.7 地下礦井RFID設備性能分析

9.7.1 評價數(shù)據(jù)包投遞率實驗

9.7.2 評價信標率實驗

9.8 結論

參考文獻

第10章 RFID器件編程

10.1 引言

10.2 RFID設備的功能

10.3 CC2430芯片

10.4 CC2430模塊

10.5 RFID設備的編程

10.5.1 使用USB接口的調試

10.5.2 利用CC2430調試連接器的調試

10.6 網絡的建立

10.7 網絡拓撲

10.7.1 星形拓撲

10.7.2 對等拓撲

10.7.3 分群樹形拓撲

10.8 網絡層次

10.8.1 應用層（層7）

10.8.2 表示層（層6）

10.8.3 會話層（層5）

10.8.4 傳輸層（層4）

10.8.5 網絡層（層3）

10.8.6 數(shù)據(jù)鏈路層（層2）

10.8.7 物理層（層1）

10.9 無線應用協(xié)議

10.10 媒體訪問控制

10.10.1 MAC應用

10.10.2 MAC操作

10.10.3 MAC應用程序設計

10.10.4 利用TI-MAC庫的編程

10.11 RFID設備的編程和功能

10.11.1 無線網絡編程

10.11.2 不同設備的功能

10.11.3 編程過程

10.12 結論

參考文獻

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第11章 跟蹤和監(jiān)測軟件

11.1 引言

11.2 應用軟件

11.3 工作模式

11.4 流程圖和算法

11.5 軟件安裝和操作步驟

11.5.1 安裝步驟

11.5.2 操作步驟

11.6 結論

第12章 危險區(qū)的本質安全

12.1 引言

12.2 本質安全概念

12.3 分類

12.3.1 危險區(qū)

12.3.2 防爆設備的溫度

12.4 有關本質安全的標準

12.4.1 ATEX指令

12.5 主要的定義

12.6 IS和關聯(lián)設備的分組和分類

12.6.1 電氣設備的分類

12.6.2 簡單設備

12.7 本質安全設備的設計

12.7.1 結構特征

12.7.2 各種組件介紹

12.7.3 簡單電路的設計

12.7.4 參數(shù)分析

12.8 本質安全考慮的參數(shù)

12.8.1 元件的額定值

12.8.2 連接器

12.8.3 熔斷器

12.8.4 電池和電池組

12.8.5 半導體

12.8.6 故障

12.9 可靠元件

12.9.1 變壓器

12.9.2 限流電阻

12.9.3 隔離電容器

12.10 分流安全組件的使用

12.10.1 安全分流器

12.10.2 并聯(lián)分流限壓器

12.10.3 導線和連接

12.10.4 電隔離元件

12.10.5 安全柵

12.11 電磁和超聲波能量輻射設備

12.11.1 無線頻率源

12.12 對首次設計者的建議

12.12.1 基本設計概念

12.12.2 安全性分析

12.12.3 影響本質安全的因素

12.12.4 防爆設備的維護和處理

12.13 本質安全電路設計指南

12.14 本質安全防爆的基本概念

12.15 結論

參考文獻

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附錄A RFID設備編程

附錄B TMS軟件不同模塊的流程 2100433B

本書側重介紹了地下礦井和其他危險地區(qū)無線通信技術的最新進展。本書全面提供了在這些區(qū)域用于傳輸數(shù)據(jù)、語音和視頻的無線通信系統(tǒng)的統(tǒng)一的基礎內容，并結合介紹了防爆電路設計和開發(fā)的方法，這對危險地區(qū)的應用是非常重要的。

本書的主題內容包括被困礦工安全通信系統(tǒng)、豎井通信系統(tǒng)、視距通信系統(tǒng)、全礦范圍通信系統(tǒng)和基于網絡的信息系統(tǒng)的設計與開發(fā)。也詳細討論了RFID技術，包括地下應用的兼容系統(tǒng)用的嵌入式軟件和地下不同設備用的軟件程序代碼。