004-信息学院-姜国智-王威廉 - 云南大学教务处.doc

附件2 云南省大学生创新创业训练计划 项目立项申请表 推 荐 学 校： 云南大学 项　目　名　称： 智能井下环境参数监测与预警系统 项目 申报 类别： 创新训练 所属一级学科名称： 电子与通信技术 申　　请　　人： 姜国智 所在学院及年级： 信息学院 2012级 指　导　教　师： 王威廉 单位和职称： 云南大学信息学院 教授 填　表　日　期： 2013年4月 云南省教育厅高等教育处　制 2012年2月 填 表 说 明 1.《申报书》各项内容，必须实事求是，表达要明确严谨，并要求打印或用钢笔填写。页面不够时可加页，不得破坏后面表格的完整和美观。对于填写不合要求、内容含糊不清、字迹潦草者，不予受理。 2.该《申报书》为A4　纸，各单位或个人可以从云南省教育厅高等教育处网站自行下载或翻印，但格式、内容、大小应与原件相同。 一、项目申请人情况 申 请 人 姓　名 姜国智 性别 男 民族 汉 出生日期 1994.10.12 所在学院 信息学院 专业、班级 电子信息科学与技术 项目 名称 智能井下环境参数监测与预警系统 通讯 地址 云南大学楠苑5栋A308 电话 项目类别 √ 创新训练　　 创业训练　　 创业实践 项目周期 一年 所属学科专业 电子与通信技术 申请人参加科研的经历 自何年月 至何年月 参加的项目 担任的工作 2013.9 2014.9 校级创新项目 软件平台搭建 项目组其他成员（不超过5人，不包括申请人和指导教师） 姓　名 性别 年级 所在学院 专　　业 分　工 签　名 李冠君 男 2012 信息学院 电子信息科学与技术 硬件平台搭建 姚晓楠 女 2012 信息学院 电子信息科学与技术 硬件平台搭建 陈政 男 2012 信息学院 电子信息科学与技术 硬件平台搭建 周养浩 男 2012 信息学院 通信工程 软件平台搭建 二、拟申报项目情况 （一）项目介绍 （研究目标、研究背景及现状、工作原理和方案设想、计划进度安排等） 研究目标 本课题是针对近年来我国矿难频发、井下环境参数监测缺失、预警手段落后的现状，提出了以电力载波、红外通信、ZigBee无线传感网等为通信手段，应用传感器技术、嵌入式系统、物联网技术等，组成的新一代“智能井下环境参数监测与预警系统”。该系统可以实时监测井下各种环境参数、矿工位置，有效避免了无线通讯在地下的传输障碍、多径干扰、符合国家颁布的本质安全规范，能安全、有效、实时地对井下瓦斯（甲烷、一氧化碳等可燃气体）浓度、烟雾、温度、火警、湿度、透水等各种环境参数进行监测和预警。并有工人工作位置检测以及通话功能。有助于改进井下预警及救援工作。 研究背景 目前，几乎所有现代化工业生产过程都需要具备远程监控和控制能力，远程监控系统在现代化工业生产中有着越来越广泛的需求。我国煤矿众多，但矿井下普遍存在空间狭小，高温高压，腐蚀严重等问题，且地面用电设备众多，电磁干扰严重，部分矿井深达几千米，通信距离非常远，设备对通信系统可靠性要求非常高。但我国目前的实际状况不容乐观，近年矿难事故频发，据权威统计，2010年，全国发生煤矿安全事故1201起，死亡1973人。我国矿难的死亡人数占全球矿难死亡人数的80%左右。矿井安全问题亟待改善，而井下环境参数监测与预警、通信问题首当其冲。针对煤矿井下工作面的特殊环境，电力线载波通信技术在移动设备的监控数据通信中具有非常大的优势，很适应矿井下的情况，能在一定程度上改善矿井通信环境。 拟研究问题的国内外现状分析： 我国矿难频发。2010年，全国发生煤矿安全事故1403起，死亡2433人。2011年，全国发生煤矿安全事故1201起，死亡1973人。煤炭百万吨死亡率有所下降，但这一数字相对于美国高出10倍，我国煤矿安全事故死亡率极高。对于大部分的矿难，搜救时存在情报不足，对井下情况缺少了解，不清楚被埋工人的具体方位，因而救援展开迟，且盲目有哪些信誉好的足球投注网站的现象，信息化严重不足。 工作原理和方案设想： 矿井下作业离不开电力线。本系统的最大优势为充分利用电力线，借助电力载波来完成与井下的通信而无须再布其它信号、信息线路，极大地提高了安全性并减少了成本。过多地在井下布线、放置电子设备存在安全隐患，因为细微的电火花有可能引发灾难性事故。基于电力线载波、红外通信和zigbee技术的智能井下预警系统的框图见图1。 图1 智能井下预警系统框图 其中MCU主控器为Cortex-M4的ARM嵌入式系统。其带有电力载波通信接口，通过电力线连接到井下的各信息采集器。下一层的系统分为两部分：相对危险的井下环境中使用红外通信技术，相对安全的井下环境中使用Zigbee无线通信技术。