无线探测器范文
无线探测器范文（精选8篇）
无线探测器 第1篇
欧洲某公司近期开发最新可持续专业发展 (CPD) 培训课程混合无线火灾探测器标准与技术培训课程。该培训课程专为建筑师与建筑顾问设计, 对安装、维护混合无线火灾探测器等相关内容进行概述。同时提供了BS5839第1部分与EN54第25部分相关重要信息, 包括使用该混合无线火灾探测器所需的系统技术知识与相关应用实例指南。
该混合无线火灾探测器的使用基于火灾探测技术的大量应用, 尤其适用于临时建筑物。混合无线火灾探测器标准与技术涵盖了一系列生命安全相关的内容。该公司其他三项培训课程为应急照明标准设计注意事项、减少探测系统的误报、火灾探测器选择。三项培训课程均通过CPD认证。
无线探测器 第2篇
天文学家使用开普勒太空望远镜的观测数据能够聚焦于“倾听”来自拥有环绕行星的恒星系统的无线电信号，目前他们已首次探测到“候选”外星人无线电信号！
在天文学家欢呼发现外星人之前，所探测到的首个无线电信号将揭晓外星人所在的星球。2012年1月6日，美国加利福尼亚州大学伯克利分校科学家说：“我们开始搜寻开普勒望远镜外星智能文明探索计划（SETI），我们的分析结果将产生首批候选无线电信号。”
令人遗憾的是，首个外星人候选信号并未非常幸运地探测到外星人无线电信号，它们肯定是一种陆地无线电频率干扰（RFI）。虽然这个候选信号是来自于地球的信号干涉，探测到任何人造信号将为美国加利福尼亚州大学伯克利分校提供很好的机会理解未来有望发现的外星人信号。
这些信号非常类似于来自地球之外的科技信号，它们是较窄频率信号，比迄今任何天体物理学现象产生的信号波段更窄，它們随着时间在频率范围内漂移。
美国宇航局开普勒太空望远镜目前正在致力于探索寻找环绕其他恒星的系外行星，它持续对太空同一区域进行观测，搜寻途经主恒星前方的系外行星。当一颗系外行星途经主恒星前方时，这一事件被称为“凌日”，从开普勒望远镜观测角度来看恒星的光线轻微变暗，这样的行星将成为“候选”系外行星。
为了证实这是一颗系外行星，它需要完成4次凌日，当开普勒太空望远镜初期发现类似地球体积的系外行星环绕类似太阳的恒星运行时，我们必须等至少3.5年时间，开普勒才能最终证实它们的存在性。
虽然搜寻发现外星人的概率非常低，但至少开普勒太空望远镜提供了搜寻智慧地外文明的最佳机会。
（来源：腾讯科技）
无线遥控探测小车设计 第3篇
关键词：智能小车,单片机,硬件电路
引言
无线遥控探测小车是一个运用传感器、单片机、视频传输、脉冲计数、电机驱动及自动控制等技术来实现环境感知和遥控行驶为一体的高新技术综合体, 它在军事、民用和科学研究等方面已获得了应用。本文研究的智能小车[1]是在人无法进入的区域内探测障碍, 主要指标有行驶距离计数、视频传输区域情况等。在此采用AT89C52单片机作控制, 针对小车在行驶过程中的不同要求, 采用模块化设计方案, 进行了各部分电路的设计。
1 智能小车系统组成
本智能小车控制系统采用的是AT89C52单片机作为核心控制单元, 由安装在车轮处的霍尔传感器进行脉冲计数, 测出走的距离, 传到核心控制单元, 由无线视频传输模块传输到电脑显示出故障情况, 遥控小车发还, 测出距离进行维修。
智能小车系统主要由以下几部分构成:80c52单片机、视频传输单元、脉冲测距单元、电机驱动单元等。
2 系统各部分的主要功能
2.1 80c52单片机
80C52单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上[2]。用80C52单片机构成最小应用系统时, 只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可, 如图1 80C52单片机最小系统所示。由于集成度的限制, 最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。
遥控智能电动车采用80C52单片机进行智能控制。开始由手动启动小车进入管道, 控制前进、后退、左转、右转, 通过视频传输检查路径, 当遇到障碍物时立即返回, 通过距离了解具体位置进行维修, 以保障管道的顺畅。
2.2 L298电机驱动模块
L298芯片的主要特点是:工作电压高, 最高工作电压可达46V;输出电流大, 瞬间峰值电流可达3A, 持续工作电流为2A;内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器, 可以用来驱动直流电动机和步进电动机[3]、继电器、线圈等感性负载;采用标准TTL逻辑电平信号控制;具有两个使能控制端, 在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作;有一个逻辑电源输入端, 使内部逻辑电路部分在低电压下工作;可以外接检测电阻, 将变化量反馈给控制电路。L298电机驱动模块原理如图2-2。
2.3 电源模块
电源是小车的动力来源, 为小车上的控制器、执行器、传感器提供可靠的工作电源, 电源管理模块的功能是对镍镉可充电电池进行电压调节, 为系统其他各个模块提供所需要的电源。设计中, 除了需要考虑电压范围和电流容量等基本参数之外, 还要在电源降低噪声、防止干扰等方面进行优化。可靠的电源是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。
7.2V电源是由可充电镍镉蓄电池提供的, 主要是为全部硬件电路提供电源。7.2V电源经过电源模块处理, 产生各个不同电压值的电源供给其它电路。7.2V电源可以直接供给电机驱动模块。
2.4 无线视频传输
采用2.4G无线USB采集卡ES-601WS无线摄像头, Multi Viewer是4通道无线视频监控软件的Windows操作系统。拥有先进的视频浏览器单独的算法, 各种提醒功能, 包括日程定时器单元, 通道控制和健全。它可以处理多达4个通道的视频输入, 拍摄的影像高达每秒30帧的速度从USB视频捕获设备。它利用安装在Windows中的视频编码器和音频编码器, 高质量的视频和音频效果, 记录文件格式的AVI。这些文件可以发挥与Windows Media Player或Real Player等JPEG图像快照可以从视频图像。
2.5 脉冲计数模块
脉冲计数模块原理是应用开关型霍尔传感器[4]来进行脉冲计数, 它用于测转数、转速、风速、流速、接近开关、关门告知器、报警器、自动控制电路等。我们主要应用它测距离, 在非磁性材料的车轮边上粘一块磁钢, 霍尔传感器放在车轮上, 车轮转一周, 霍尔传感器[5]就输出一个脉冲, 在单片机中设定初始值为轮子的周长, 用脉冲数乘以周长数得出结果传送给显示屏, 记录距离。流程图图如图3
3 结束语
此项目智能车控制系统的设计与实现以迅猛发展的汽车电子为背景, 涵盖了控制技术、传感技术、电子、计算机、机械等多个学科的交叉, 围绕着智能小车的设计目标, 进行了相应的硬件电路设计和系统软件设计, 包括有电源模块, 摄像头模块, 脉冲模块, 电机驱动模块等的电路。系统硬件采用了模块化结构, 整个系统的电路结构简单, 可靠性能高, 并可按需求方便增加或删除功能。
参考文献
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[4]徐科军, 传感器与检测技术[M].北京:电子工业出版社.2004:9-12.[4]徐科军, 传感器与检测技术[M].北京:电子工业出版社.2004:9-12.
无线探测器 第4篇
1 暗盒式DRX-1无线探测器
1.1 基本配置
暗盒式DRX-1无线探测器基本配置: (1) DRX-1平板探测器; (2) DRX-1移动改造套件 (包括无线路由器、供电电池及充电装置、曝光接口板、笔记本操作控制面板等) 。
1.2 工作原理
通过DRX-1移动改装套件, 对暗盒式DRX-1无线探测器与现有移动式X光设备进行数字化改装, 使之具备曝光控制和图像信息无线传输功能, 使医院现有的模拟移动X光系统不需变更任何机械部分, 也无需改动高压发生器电路即可转换为DR系统, 实现医疗影像的床边采集、查看和共享。此DRX移动改造套件附带一个可选的数字接口Gen Com, 这个接口使用标准网络, 能够使X射线发生器和探测器之间无论是在曝光前、曝光中还是曝光后都能双向传递X射线参数, 曝光约6 s之后, 就可以获得预览影像, 而且可以通过安全的无线网络将患者影像传送到现有的HIS/RIS或PACS。
改造后的DR床旁摄影采用DRX-1平板探测器进行影像直接转换, 成功地实现了X线影像的数字化采集、处理、传输、显示和存储的一体化[1]。
2 材料与方法
收集我院2011年5月~2013年4月经床旁CR检查患者及经改装后床旁DR检查患者各180例。具体摄影部位及例数:脊柱59例;骨盆15例;胸部60例;腹部9例;四肢、关节37例。
2.1 设备
意大利IMD移动式床旁机;CARESTREAM DRX-1平板探测器、DRX-1移动改造套件 (包括无线路由器、供电电池及充电装置、曝光接口板、笔记本操作控制面板等) ;AGFA-DRYSTAR 5503干式热敏打印机。
2.2 摄影方法
(1) 选择相应摄影程序, 放置无线平板探测器; (2) 根据患者实际情况设计体位, 体位摆放尽可能标准, 如患者体位受限、不方便配合, 可在保证诊断质量的前提下尽量采用非常规方法投照; (3) 合理调整准直器、照射野; (4) 准备完毕, 摄影技师在电脑上点击延时曝光启动程序后移到铅屏风或其他安全位置、等待延时曝光完成 (延时时间一般设定在10~15 s) ; (5) 曝光完成后预览图像, 确定满意后进行下一项目的检查。
2.3 影像后处理
急诊患者可请临床医生即时观察图像信息, 方便及时处理病情。对一般患者图像标记后储存, 准备下一例患者检查。图像处理打印可等所有患者检查结束后一并处理。
3 结果
3.1 床旁摄影质量评价对比
照片图像质量:180份DR和180份传统CR片图像质量对照评比:甲级片 (甲级率) DR占82.9%, CR占72.6%;乙级片 (乙级率) DR占17.0%, CR占21.6%;废片 (废片率) DR占0.2%, CR占4.0%。DR和CR图像质量比较举例, 见图1~4。
3.2 曝光条件对比
DRX-1改装后DR与CR就同一部位的摄影条件对比:DRX-1改装后DR在图像质量明显提高的前提下, 射线剂量在不同部位都有不同程度降低, 对于床旁重症或年老体衰、婴幼儿患者具有重要意义。DRX-1无线平板探测器工作性能评价及无线平板探测器改装后DR与床旁CR性能对比分别见表1和表2。
4 讨论
4.1 DRX-1探测器与常规CR摄影
与CR摄影相比, DRX-1改装后DR系统成像环节少、成像速度快、图像层次丰富、影像边缘清晰锐利、组织的细微结构显示更加出色、图像分辨率和时间分辨率较高、显示组织的层次结构和微观病灶能力较强。改装后DR系统能够清晰显示肺门结构、纵隔结构、心影后肺纹理、隔下肺纹理、胸壁软组织层次等, 扩大了诊断范围, 提高了胸部疾病诊断准确率[2]。改装DR系统较CR系统实现了真正的数字化, 在获得较高图像质量的基础上大大提高了工作效率和摄影成功率, 降低了环境辐射量, 另外由于DR成像系统具有较大的图像存储空间, 可在床旁连续拍摄, 使用更加方便、快捷[3,4]。
本研究数据统计显示, 改装移动式DR适用于所有床旁摄影工作。其临床效应有: (1) 改装移动式DR可任意设置需拍摄的器官部位程序, 包括术前、术中、术后、急诊的床旁摄影; (2) 摄影效率高。移动式DR保证了首次摄影成功率和较高的甲片率, 所配置软件具有强大的后处理功能, 能够即时成像, 操作简捷方便; (3) 成像质量提升。由于其卓越的噪声信号传输特性, 所得图像质量大幅度提高[5]; (4) 床旁摄影的辐射防护性能好。改装的移动式DR为操作者提供了方便有效的防护措施, 除条件参数降低外, 其延时和定时曝光的功能, 可以保证工作人员从容地转移至安全区域进行屏蔽防护。
4.2 DRX-1探测器的其他优势
(1) DRX-1探测器可以实现系统之间的数据共享。用户在一个控制台上工作, 只需输入一次成像步骤信息。当DR系统与RIS连接时, 已布置好的成像操作步骤将从RIS导入DR。同时, 在工作结束时, 所有的曝光参数和其他的DICOM数据会一起保存在图像文件中, 并与图像文件一起传送到PACS中。
(2) DRX-1探测器和DRX-1移动改造套件系统符合DICOM3.0标准, 该系统可以将RIS导入X线系统中, 并允许X射线发生器自动设置初始参数。它能够以PACS或RIS的信息为基础, 自动组成DICOM工作列表。DR-1系统能够将影像报告传送至PACS以便进行即时审查。无线技术有防护措施, 可以防止第三方侵入无线网络检索受保护的病人信息。具备数字加密功能的无线探测器的无线连接不会干扰其他无线设备, 也不容易受到来自其他无线系统或射频信号源 (如高频电刀设备) 的干扰。
(3) DRX-1探测器的曝光和图像显示之间的时间差值少于6 s, 技师可用标准的放射标记和自由文字进行图像的电子标注。
(4) DRX-1平板探测器移动改装套件控制系统可以明确显示探测器的状态, 使用自动曝光控制, 与已有的X射线系统安全集成。它可防止探测器在未准备好时曝光, 并且具备先进的图像采集和安全处理技术。
(5) DRX-1探测器的电池轻, 易于更换。电池状态在控制台可以清楚地得到显示, 使用过程中电池耗尽或剩余电量不足时, 不能启动曝光。DRX-1改装系统内置防范措施, 可以确保电池耗尽时数据不会丢失。电池更换方法简单, 更换电池后探测器能够立即工作。
(6) DRX-1探测器的安装和维护简便[6], 安装暗盒DRX-1探测器系统只需对已有的X射线影像设备做简单修改、链接即可;维护简单、无特殊要求。
5 结语
DRX-1平板探测器与床旁摄影机的数字化改装系统, 具有全方位的操作界面及模式, 可以显示患者基本信息, 获取完整、丰富、准确的数字诊断图像。高效、便捷、经济更是DRX-1改装系统的突出优势, 它可以充分利用现有资源实现DR工作流程, 如患者登记、系统控制、图像采集、图像处理、图像打印、图像传输等。该系统全体位、多重角度拍摄以及高质量图像显示为临床提供了快速、便捷、高效、精准的医疗诊断服务。
参考文献
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基于MC37i的电源无线监测器 第5篇
GSM(Global System of Mobile Communication,全球移动通信系统)是目前全球最成熟的数字移动通信标准,它具有保密性和抗干扰性强、容量大、频率资源利用率高、接口开放、功能强大等优点。我国目前已建成了覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网,是我国公众陆地移动通信网的主要方式[1]。GSM无线网络特别适合于小数据量的实时传输,如在某些行业上的应用:遥测、遥感、遥控、气象、水文系统收集数据、电网实时监控和维护等等[2]。GSM模块或GPRS模块已经成为无线数据传输的一种重要选择,具有十分广泛的应用前景。
本文利用GSM模块MC37i配合微控制器C8051F020开发了一种电源无线监测器,对某野外测量设备不间断电源进行远程无线监测。
1 硬件设计
某野外测量设备需要不间断供电,该设备不间断供电电源主要由逆变器、蓄电池和直流稳压电源[3]三部分组成,如图1所示。
需要对不间断电源的输入交流电和输出直流电两个节点(如图1所示)的状态进行监测,以便及时发现并排除故障,保证设备正常供电。
1.1 总体结构
监测器硬件组成原理如图2所示。
交流电信号和直流电两路信号通过接口进入监测器,通过信号采集电路转换为低压模拟信号与微控制器模/数转换模拟开关连接;微控制器通过串口1与GSM模块进行通信,收发短信息;微控制器通过串口2与上位计算机进行通信,使用串口助手或超级终端等串口软件可以对监测器进行控制和参数设置;存储器芯片通过I2C接口[4]与微控制器进行通信,监测器参数存储于存储芯片内,可以通过手机或串口对监测器参数进行查看和设置。
1.2 电源电路
监测器利用第一路信号交流电(如图2所示)作为工作电源。通过益弘泰开关电源模块YAS2.5-12将交流电转换为低压直流电为监测器供电。监测器使用锂电池组作为备用电源,外接交流电时可以为锂电池组充电,当失去交流电时,锂电池将为监测器供电,确保将报警短信发送到工作人员手机。锂电池组电压为7.4 V,容量1 500 mAh,监测器在只利用锂电池组供电的情况下可以连续工作10 h。
1.3 信号采集电路
第一路输入不间断电源的交流电通过电流互感器[5]TVA1421转换为小电流交流电,再经过桥式整流、π型滤波处理和取样电阻得到纹波低于0.1 V的与交流电压值成比例关系的直流低电压信号,如图3所示,输入微控制器进行模/数转换;第二路直流稳压电源输出的直流电经过电压和电流采样后从监测器输出,为测量设备供电,采样得到的两路模拟信号经过放大后输入微控制器进行模/数转换。
1.4 微控制器
监测器采用微控制器C8051F020[6]作为计算和控制的核心。微控制器C8051F020集成了12 b模/数转换器,转换速率为100 KSPS,带有8通道模拟多路开关,利用其中3路对由信号采集电路得到的3路模拟低压信号进行模/数转换;C8051F020有两个UART串行接口,利用串口1与GSM模块通信,串口2与上位计算机通信(如图2所示);C8051F020通过I2C接口与存储芯片AT24C02[7]连接,AT24C02用于存储监测器配置参数。
1.5 GSM模块电路
选用西门子工业级GPRS模块MC37i[8]作为无线通信模块,MC37i通过50脚板到板连接器与外界建立通信接口。MC37i模块外围电路如图4所示。
在上电后MC37i为关闭状态,C8051F020微控制器控制undefined引脚拉低至少100 ms即可开启MC37i模块;C8051F020微控制器通过串口1向MC37i发送关机指令“AT^SMSO”可以关闭MC37i模块,如果MC37i不能正常关闭,还可以通过控制其undefined引脚拉低至少10 ms将其强制关机。
2 软件设计
在Silicon Laboratories IDE程序开发环境下使用C51语言完成微控制器C8051F020控制程序的开发,控制程序流程如图5所示。
程序运行首先进行初始化工作,包括程序初始化和MC37i模块初始化。程序初始化主要进行时钟、接口、中断、A/D转换等配置,从E2PROM存储器内读取配置参数,如工作人员手机号码、信号阈值等;MC37i初始化主要进行短信设置,检测SIM卡,清理SIM卡内存等。初始化MC37i时设置其收发短信采用Text模式。MC37i模块发送短信的模式有三种:Block 模式、Text 模式和PDU 模式[9],Text模式收发纯文本短消息,原理简单,所以选择Text模式进行短消息的发送。
初始化完成之后进入循环工作状态。在一个工作循环中依次完成以下几步工作:A/D转换、信号值计算和判断、检查串口1是否收到字符串、检查串口2是否收到字符串。
通过模拟多路开关依次选择交流电压模拟信号、直流电压模拟信号、直流电流模拟信号进行12 b的A/D转换,A/D转换速率为100 Hz,对A/D转换结果进行窗口滑动平均处理。
对A/D转换结果进行计算,得到交流电压值、直流电压值和直流电流值,判断是否在正常值范围内。程序设计了一种“虚拟沙漏”,以判断某一异常事件的发生。该“沙漏”分蓝色半区和红色半区,程序初始化时蓝色区赋值N,象征沙粒数量,红色区赋值0,代表空。以交流电断电事件为例,此事件对应一个“交流电断电虚拟沙漏”,程序在每一个工作循环检测交流电压,当交流电压低于设定值时,“交流电断电虚拟沙漏”倒置开始计时,蓝色区数值“漏”向红色区,当交流电压高于设定值则相反;当红色区数值达到了N,则认为交流电断电事件发生,监测器向工作人员发送报警短信;当交流电恢复后,“交流电断电虚拟沙漏”红色区的数值则“漏”向蓝色区,当蓝色区数值达到N后则认为交流电恢复通电事件发生,通过短信向工作人员通报。
C8051F020串口1与MC37i模块连接,在工作状态中,每个工作循环检测串口1是否收到字符串,当串口1接收到MC37i发送的短信提示字符串后,程序通过向MC37i发送AT指令“AT+CMGR=
微控制器C8051F020串口2与上位计算机RS 232串口连接,当串口2收到来自上位机的命令字符串,则执行相应的命令。
3 结 语
以GSM模块MC37i和微控制器C8051F020为核心开发的电源无线监测器具有操作简单、稳定可靠、成本低等特点,非常适合于野外测量设备电源的远程无线监测。该监测器只有一个电源开关,没有显示屏和操作按键,安装SIM卡后,通过串口或发送短信进行简单设置后即可投入工作;独特设计的“虚拟沙漏”可以可靠地监测电源异常事件的发生,电源异常事件发生后监测器会向工作人员发送报警短信,工作人员也可以向监测器发送短信主动查询监测器测量值。
目前,该监测器已经通过了测试,现已应用于对某野外测量设备电源的现场监测,为设备稳定工作提供了保障,降低了设备巡检人员的工作强度,应用效果显著。该电源监测器有一定的市场应用前景。
摘要：为了实现对某野外测量设备不间断电源的无线监测,基于GSM模块MC37i研制了一种电源远程无线监测器,在软件中设计了独特的“虚拟沙漏”,以有效地判断电源异常事件的发生。试验表明,电源监测器能够对该设备不间断电源进行可靠的远程无线监测。
关键词：不间断电源,无线监测,GSM模块,虚拟沙漏
参考文献
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无线探测器 第6篇
目前,在楼宇等公共场所使用的火灾探测系统主要还是使用单一的传感器检测单一火灾特征从而判断火灾情况,主要有如下几种:烟雾探测器;温度、热辐射等热探测器;CO、CO2等气体探测器以及视频图像探测器等。由于单一传感检测方法检测效率和准确率较低,发展出将多传感器进行信息融合技术的火灾探测方法,主要有如下几种:CO、CO2、HCN等多种气体探测器组合的信息融合方法;气体和烟雾探测器的组合;气体和热探测器组合;烟雾和热探测器组合;气体、烟雾和热探测器组合。
笔者使用无线传感网络技术实现火灾探测传感单元的组网,提高传感单元的检测距离和可靠性。研究基于D-S证据理论的多传感器信息融合的火灾探测判别方法,将多个传感器的检测数据进行综合考虑,得出火灾发生的概率,提高火灾探测准确率。
1 火灾探测无线传感网络组成
传统的有线传感网络存在布线施工费时费力,过长的线路导致检测误差,同时火灾现场容易造成检测线路中断等问题。因此,笔者研究的火灾探测系统使用无线传感网络组建。使用ZigBee技术搭建无线传感网络,ZigBee无线传感网络的拓扑结构有星形、树形以及网状形3种。星形、树形拓扑结构支持节点个数有限,在大型网络中应用受限,因此使用网状形网络拓扑结构。网状形网络拓扑结构具有支持节点数量多和容错能力强的优点,单一网络节点故障不会使整个无线传感网络瘫痪,其拓扑结构简图如图1所示。
将进行火灾探测的楼宇划分为多个分区,每个分区中配置一台ZigBee路由设备,负责对该分区中的温度、CO以及烟雾等传感终端设备的监测控制,各个分区的ZigBee路由设备由ZigBee协调器进行连接,并由ZigBee协调器向上位机传输数据,接收上位机指令。
终端节点,即传感检测单元主要由温度传感器、CO传感器、烟雾传感器以及微处理器和通信模块组成,如图2 所示。
路由器负责转发数据包,用做ZigBee协调器和终端节点之间连接的桥梁。路由器可以进行数据包的转发,还可以有路由功能。当网络数据量比较大的时候,路由器节点就应该进行数据融合,从而达到减少协调器数据量的目的。
协调器在无线传感器网络中的作用极其重要,它可实现网络间的协议转换、数据存储以及处理等功能。协调器节点是网络的出口所在,其所需处理的数据量非常庞大,这样的状况决定其必须具有计算能力强大、速度快、存储空间充足等特点。协调器结构如图3所示。
2 D-S理论及算法实现
证据理论是1967年由Dempster提出,并由Shafer发展的处理不确定信息的证据理论,D-S证据理论是一种能够使得涉及先验概率的缺失信息更加直观,从而分辨事物不确定性的理论和方法。在多传感器信息融合领域,D-S证据理论已经得到了广泛应用,其本质是在设定的识别框架内,将各个传感器设定为证据,按照设定的规则将原有各个传感器对应的证据合成新的证据,最后通过预定的判决方法判别最终结果。D-S证据理论原理,如图4所示。
图4中,mi(A),i=1,2,…,n,表示第i个证据对命题的可信度分配。经过D-S证据理论合并规则处理后得到基本可信度分配m(A),最后通过预定的判决方法判别最终结果,具体实现步骤如下:
(1)识别框架的建立。将所有可能得到的结果表示为一个集合即为识别框架。子集即包含了系统中关注的任何命题。
(2)赋值基本概率。设定识别框架中的命题若满足式(1),则认为m(A)即为命题A的基本概率分配。由于实际应用中,对于命题A发生的确切概率无从得知,因此可以使用模糊理论分配基本概率。较常用的为高斯型模糊数,文献[11]中对火灾发生时各个传感器对应的概率分配进行了研究,得出的结果如图5所示。
(3)合并证据。以表示D-S证据合并规则,又称为正交和规则。设定识别框架中两个概率分配函数为m1及m2,识别框架中两个任意子集表示为x及y。使用D-S证据理论合并规则后得到的基本概率分配,如式(2)所示。
式中:A不为空集;c-1是冲突因子,值越大表示各个证据的冲突越明显,并且有式(3)。
(4)决策结果。笔者以最优判别结果为决策目标,具有如下决策规则:最可靠的判别结果是融合多传感器信息后的最终基本概率最大数据范围,通过求取平均值表示最终判断结果。
3 实验研究
通过实验对笔者研究的火灾探测方法进行验证分析,得到明火和有烟雾干扰情况下的温度传感器、CO传感器以及烟雾颗粒传感器的数值,如图6和图7所示。
进行明火实验得到的实验数据和判别结果,见表1。进行存在干扰信号的实验数据和判别结果,见表2。
对比无干扰信号的明火实验和存在干扰信号的实验数据和判别结果可以看出,在进行明火实验时,使用单一的温度、CO体积分数或是烟雾体积分数传感器判别火灾发生的概率和结果效果一般,会出现误判或者无法判别情况的发生,而使用多传感器融合方法后,对温度、CO体积分数或是烟雾体积分数传感器的数据进行全面考虑,判别火灾发生的概率和结果准确率较好。在进行存在烟雾干扰信号的实验数据和判别结果中可以看出,由于烟雾干扰信号的存在,使用烟雾传感器判别火灾情况的准确率极低,无法正常使用,而使用多传感器融合方法后,可以有效屏蔽干扰信号,实现准确判断火灾发生。
4 结论
针对火灾发生时的智能探测系统和方法进行研究。首先使用无线传感网络技术实现火灾探测传感单元的组网,提高传感单元的检测距离和可靠性。之后研究基于D-S证据理论的多传感器信息融合的火灾探测判别方法,将多个传感器的检测数据进行综合考虑,得出火灾发生的概率,可提高火灾探测准确率。最后通过实验方法验证笔者研究的火灾探测系统的性能。
摘要：针对火灾发生时的智能探测系统和方法进行研究。使用无线传感网络技术实现火灾探测传感单元的组网,提高传感单元的检测距离和可靠性。研究基于D-S证据理论的多传感器信息融合的火灾探测判别方法,将多个传感器的检测数据进行综合考虑,得出火灾发生的概率,提高火灾探测准确率。研究结果表明,使用多传感器融合方法后,对温度、CO或是烟雾传感器的数据进行全面考虑,判别火灾发生的概率和结果准确率较好,即使存在烟雾干扰信号的情况,可以有效屏蔽干扰信号,准确判断火灾发生。
无线探测器 第7篇
关键词：CC1000,入侵探测,SPI接口,ARM板,曼切斯特编码
1 引言
现代化居住格局使家庭生活的封闭性越来越强, 安全问题显得尤为重要。当前安全防范及报警系统是确保住宅、人员安全的极为重要的途径之一, 同时也是数字化家庭的重要组成部分。本文首先阐释了一种市面使用较多的红外感应式的报警器构成的基本工作原理, 然后介绍了采用CC1000信号接收和发射芯片设计的无痕入侵设备, 该设备可对安防报警器发射的无线遥控信号进行自动识别、解调、解码并记录遥控信号编码数据, 必要时还能模拟发射遥控器的布防或撤防信号, 达到解除报警器报警状态。
2 报警系统构成
安防报警器系统一般由探测端和接收端组成。探测端包含人体传感器 (热释红外) 模块, 来确认是否有侵入行为。一旦有人入侵, 探测端感应到后, 会向接收端发射无线遥控信号, 接收端触发高强度的警笛音报警信号, 提醒住户或安保人员发生了入侵行为。
安防报警器发射的无线遥控信号按照信息传输的方式, 可将防盗报警系统分为无线网络传输、有线网络传输以及公共网络传输。有线网络传输系统通过铺设专用的线路网络来构成报警信息的传输, 其最大的优点是专线专用, 即系统专用化, 外界对信息传输的干扰低, 值守人员能时刻保持警觉, 通信速度快。但前期投资高, 铺设线路工程量大, 扩容困难等也是其主要的缺点。公共网络传输系统充分利用现有的公共网络 (电话网、宽带网等) 进行信息传输。下面主要介绍基于无线传输的报警器的结构原理。无线传输的安防报警器采取电磁载波发射的方式传输报警信号, 优点是有较强的抗破坏性, 准确率高, 传输速度快。其工作流程是:第一步, 探测端将遥控信号转换为二进制码;第二步, 探测端将转换后的信号经频率载波后, 通过功率放大器将电流传导至天线;第三步, 接收端把无线信号接收后, 还原出原有的信息;第四步, 接收端再将处接收到的报警信息下发给报警模块, 报警模块高强度的声音报警信号。
安防报警系统通过无线信号向报警主机发射经数字编码的报警信号。无痕入侵设备就是基于报警信号的无线传输通道进行采集、存储、还原处理而设计的。
3 无痕入侵设备的工作流程
无痕入侵设备由315M频段和433M两个频段的CC1000信号探测模块、ARM控制板、收/发天线以及锂电池组成, 探测模块完成对无线安防报警器遥控信号的全景显示和对遥控信号的调制方式和中心频率的截获、记录和还原。原理框图如图1所示。
无痕入侵设备的功能主要分为两大部分, 一是完成对无线安防报警器遥控信号的全景显示, 并实时识别信号的调制方式和获取信号的中心频率;二是完成对无线安防报警器遥控信号基带码的记录和还原。探测设备的全景频谱显示图如图2所示。
第一项实现的功能主要是对遥控信号在频域上的处理。系统在特定的频段内对按设置的步进对频段内各频点进行扫描, 由于扫描一次 (从起始频率到终止频率) 时间约为几毫秒, 相对于几百毫秒的无线报警装置发射的布防或撤防信号很短, 完全可以捕获每次按键发射出的遥控信号。
第二项实现的功能主要是对遥控信号在时域上的处理。系统守候在某一频率上, 对一段时间内的无线遥控信号的数字编码规律进行截获和记录存储。对于ASK、FSK调制的无线遥控信号, 由于ASK、FSK信号调制规律不同, 收到的信号电平也有所不同, 我们采样信号的电平数值并记录和处理, 再通过控制CC1000发射相同规律的遥控信号, 能实现对遥控信号的还原, 从而实现原遥控器具备的各按键的功能。
4 CC1000芯片基本原理
本设备使用CC1000作为接收和发射电路的核心芯片, CC1000是一种理想的超高频单片收发通信芯片。通过编程和改变芯片外围的少数元器件, 可使其工作在300~1000MHz范围内, 满足315M和433M两个频段发射的无线遥控信号的探测需求。CC1000具有较低的工作电压 (2.3~3.6V) , 低功耗, 可编程输出功率 (-20~10d Bm) , 高灵敏度 (一般-109d Bm) , 小尺寸, 价格低等特点, CC1000内部模块组成如图3所示。
在接收模式下, CC1000可看成是一个传统的超外差接收器, 经天线输入的射频RF输入信号经低噪声放大器LNA放大后, 翻转进入混频器MIXER。通过混频器混频产生150k Hz中频IF信号, CC1000再通过内部解调输出信号的场强RSSI数值和信号的编码数值。
在发送模式下, 信号编码数据通过DIO由ARM的GPIO输入, 从而控制CC1000的射频输出。
CC1000芯片含有三条串行数据线接口用于配置寄存器, 典型应用电路如图4所示。
图5左图中CC1000的RSSI管脚输出的是无线遥控信号后经CC1000处理并滤波后的幅度值, 幅度值与遥控信号场强成反比, CC1000的RSSI输出电平与RF信号场强关系如图5右图所示。本设备主要任务是对该信号场强进行放大、隔离、采样、存储和还原, 以达到对遥控信号的调制识别、中心频率获取、编码记录等功能。
5 曼切斯特编码基本原理
基于FSK调制的报警器遥控信号一般具备曼彻斯特编码的规律。下面简要介绍一下曼彻斯特编码的基本原理。
信号接口由CC1000的DIO和DCLK组成, DIO是双向数据线, DCLK提供数据发送和数据接收的同步时钟, 本设备中DCLK时钟频率为11.0592MHz, 这也是CPU的工作时钟。
CC1000的无线数据传输能被设置成三种不同的数据形式:同步NRZ模式、同步曼彻斯特码模式和异步传输UART模式, 本设计使用同步曼彻斯特码模式。曼彻斯特码, 即不归零码, 在发射模式下, CC1000在DCLK提供时钟信号, DIO用于数据串行输入, 在DCLK上升沿数据口上调制译码由CC1000完成在该模式下, CC1000的数据传输率可设为0.3、0.6、1.2、2.4、4.8、9.6、19.2、38.4kbit/s, 在接收模式下CC1000在DIO口上接收到的数据同步性由DCLK时钟管脚提供, 程序最后要将串行数据转换成数据字节。
当调制数据时, 在同步曼彻斯特码模式下, CC1000是根据电平变化来编码的, 0被译成是电平从低到高变化, 1被译成是电平从高到低变化, 其数据传输格式如图6所示。
6 曼彻斯特编码方法
图7是实时频谱仪捕获到的CC1000接收时的频谱和数据编码, 图中左上部分是每帧信号的持续时间图, 持续时间与数据长度成正比;图中右上部分是信号的频谱图, 可以清晰地看出是2FSK信号, 信号间隔约为64KHz;图中下半部分是信号解调后的数字信号输出部分, 数据格式完全和CC1000发送时的DIO管脚一致。为保证信号可靠传输, RF信号连续传输三次, 持续时间约为100ms, 在测向系统自动测试时, RF信号连续发射三次保证了数据的可靠性, 数据出现异常概率大为降低。本设备完全能实现对此类信号的截获和还原, 发射的信号波形与图7一致。
7 信号截获和还原基本原理
CC1000芯片本振频率fLO与外部接收到的信号fRF的关系如图8所示, 数学关系式是:
假设外部遥控器信号工作频率为315.010MHz, 那么在CC1000的本振频率设置为314.960MHz或者315.160MHz时RSSI的输出信号幅度最低, 本振频率相差越远信号输出幅度越高, 在本振与遥控信号频率相同时RSSI输出幅度也是最高, 为便于观察, 控制软件再将信号幅度做反向处理, 就可以直观的获得遥控器信号的全景显示图, 如图2所示。经测试, 安防遥控器发射的信号存在时间都在300ms以上, 每按一次布防或设防按键, 信号重复发射三次以上, 在信号发射期间, ARM板控制盒会按起始频率开始设置CC1000的本振频率, 然后ARM板AD采样RSSI的信号幅度并存储, 接着ARM板再按步进频率继续设置CC1000的本振频率, ARM板继续采样和存储, 在采集完从起始频率到终止频率的所有的RSSI的幅度值后在显示屏上显示, 本设备还会根据信号活动规律自动识别信号调制类型和信号的中心频率。
在截获到信号的中心频率后, 再设置CC1000的接收中心频率, 最后ARM板的AD口对CC1000的RSSI信号采样并处理, 可以得出图9中的ASK信号的基带码数值, ARM控制板再将此数据存储后设置CC1000为发射状态发出RF信号, 这样就可以模拟发射原遥控器的信号, 达到消除安防报警器布防或撤防的目的。
8 结束语
而本文提出的基于无线收发芯片CC1000的收发模块, 利用该芯片工作在ISM频段能实时解调出报警器遥控信号以及输出信号场强的特点而设计, 对于利用固定码传输的报警器能记录下信号的编码信息并还原, 而对于有变码或滚码的数据传输无线通道还需要进一步加入新的算法来完成。
参考文献
[1]黄智伟.单片无线发射与接收电路设计[M].西安电子科技大学出版社, 2009.
[2]童长飞.C8051F系列单片机开发与C语言编程[M].北京航空航天大学出版社, 2005.
无线探测器 第8篇
1 无线电波坑道透视基本原理
无线电坑道透视技术在对地质构造的探查上有很准确的效果、比较可信, 他主要是用来探测顺煤层两煤巷、两钻孔或者是煤巷和钻孔之间的不同类型地质构造异常体。对异常体的检测工作的进行, 可以增加工作时的安全保证, 使工作人员在工作时更轻松。无线电波的发射机和接收机要分别放在不同的煤巷中, 或者是不同的钻孔之内, 然后两台机器要同时做等距离运动, 逐点发射和接收。除去此种方法之外, 也可将发射机单独放在固定的位置不让其运动, 然后让接收机在一定范围内逐点观测其场强值, 在这个过程中, 要明确出发射机固定的时间段, 免得测试结果产生误差, 影响工作的进行。
含煤地层不是均匀介质, 电磁波在含煤地层的传播中因为介质的性质不同而分为两个不同的方向, 垂直层理和平行层理方向。在平行层里方向是均匀的, 当然获得均匀介质的检测结果也是有一定限制的, 就是测量前提不但要在同一煤层还要在一定的范围之内。非均匀介质的测试就没有这些限制了, 只要其在垂直层里方向, 就可以认定是非均匀介质了。设定辐射源 (天线轴) 中点O为原点, 在近似均匀、各向同性煤层中, 观测点P到O点的距离为r, P点的电磁波场强度由下式表示:
式中:H0——在一定的发射功率下, 天线周围煤层的初始场强;单位A/m。
β——煤层对电磁波的吸收系数;
f (θ) ——方向性因子, θ是偶极子轴与观测点方向的夹角, 一般采用f (θ) =sin (θ) 来计算。
在辐射条件不受时间影响的条件下, H0为常数, 吸收系数β是影响场强幅值的主要参数, 它们之间成正比例关系。即β值越大, 场强也就随着它的变大而增加。
煤层中的情况我们无法直视, 也无法触摸, 只能依靠科学技术来对内部的情况进行检测。对于电磁波来说, 煤层中断裂构造的地方, 构造引起的煤层碎裂区域、破坏区域、软分区域以及含水区域, 都能通过电磁波的探测结果区分出来。因为这些区域会对电磁波造成不同程度的干扰, 使电磁波发生能量的损失, 而当电磁波因为能量损失而减弱时, 就会形成我们常说的透视阴影也就是异常区。矿井电磁波透视技术就是根据电磁波在不同介质中传播具有不同结果的原理而开发出的专门测试煤层情况的系统。
坑透仪的测试方法有两种, 一是同步法, 二是定点法。在实际的测试过程中, 要因地制宜, 选择适合当时情况的测试方法。同步法是指一对一进行测试, 即发射机和接收机都要运动, 并且在各个测试点都要完成发射和接受的互动过程。定点法是指发射机固定在某一处不动, 接收机则是在测试所允许的范围内不断移动并观测结果。
2工作面概况及地质构造情况
杨河井田东翼31采区的中间, 可以开采的长度为1086m, 倾斜宽为130m, 该区域的煤层倾角和厚度分别为16°和8.7m。该工作面内构造比较发育, 尤其是中联巷与切巷之间构造纷乱零碎, 存在的断层比较多, 这些断层可以分为东北方向和西北方向两组。东北向断层比较发育, 西北向断层则弱一些。本次试验地段位于中联巷至中联巷东300m范围内, 该区段内地质构造复杂。
试验区段内北东走向断层有两条, 北西走向断层有三条, 其中一条北东走向断层横贯整个试验区段且相切于北西走向断层。
3 井下探测工作
3.1探测仪器的选侧和探测频率
此次对煤层的探测工作使用的仪器是重庆研究院生产的无限电波坑道透视仪, 型号是WKT-E。本次探测中选用0.5MHz频率进行透视工作。
3.2探测方法
结合本次探测的实际情况, 采用了容易操作的定点法。此次工作测点之间的距离定为10米, 发射点之间的距离为50米, 而每个发射点对应11个接收点。本次探测的试验地段共分别设置了62个测点, 14个发射点。其中, 工作面下副巷从下21测点开始向中联巷方向编号:500～529号;上副巷从对应的上21测点西5m处向中联巷方向编号:0～30号。
3.3实际探测
在探测过程中我们使用了0.5MHz的频率来进行工作。工作中每个发射点和接受点的时间都设定为三分钟, 而一个完整的发射点循环过程为五分钟。探测工作总共进行了2个多小时。
4 探测结果分析
4.1 电磁波探测数据分析与评价
此次使用的探测仪器性能完好、工作正常, 能稳定、完整、快速的接受测试的相关数据。虽然在工作中有金属物质存在一定的干扰, 但是这些干扰不会对观测结果产生大的影响, 可以将其忽略不计, 进行了数据保留。在数据处理方面, 共分1段进行H0和β值的选取, 以便进行更准确的分析。本次探测工作共发现5个异常区域。
1号异常区:位于下副巷的520号～523号 (即下21测点西200m～230m) 之间, 推测是断层原因形成的异常。
2号异常区:位于下副巷的515号～518号 (即下21测点西150m～180m) 之间向上贯通到25号～27号 (即上21测点西约255m～275m) , 推断为断层引起的异常, 异常值较大且范围也较大, 对回采影响较大。
3号异常区:位于下副巷的512号～517号 (即下21测点西120m～170m) 之间, 推测是断层原因形成的异常。
4号异常区:位于上副巷的2号～8号 (即上21测点西25m～85m) 之间, 推测是断层原因形成的异常。
5号异常区:位于上副巷的501号～507号 (即下21测点西10m～70m) 之间, 推测是断层原因形成的异常。
5 工作面实际揭露地质情况
目前工作面已回采过31071综放工作面试验区段, 回采期间已对试验区段的地质资料重点收集并进行分析, 根据工作面回采期间所揭露资料并结合无线电波坑道透视CT图分析可知1号、2号、3号、4号异常区皆存有断层且为北西走向, 其中1号异常区存有两条断层, 5号异常区根据实揭资料分析知该处煤层底板有较大起伏。
6 效果检验
无线电波坑道透视成图后所反映出的异常区, 通过实际生产过程中揭露情况看, 异常区地段基本都存有构造, 且揭露后的构造位置及实际走向与无线电波坑道透视成图所分析的情况相一致。
7 结语
通过无线电波坑道透视CT成图, 可以明显看出, 该物探方法具有较高的准确性, 在异常区段基本都有构造存在。这对于以后的安全工作有很大的指导意义, 尤其是在水害防治方面, 对于水害防治可以提前对异常区段重点进行底板注浆改造, 预防构造水影响安全生产。因此, 对于煤矿安全生产而言, 无线电波坑道透视技术的研究及应用是值得借鉴与推广使用的。
摘要：随着矿井接替向深部区延伸, 水害问题越来越困扰着矿井的安全生产, 而地质构造的探明查清显得迫切需要。本文介绍了利用无线电波坑道透视技术在煤层构造探测中的研究及应用。
无线探测器范文
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