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矿井下白光LED可见光语音通信系统研究
资料介绍
随着经济的快速发展,人们对能源的需求量不断地增加。作为当前我国主要消费能源的煤炭,其开采量正逐年地快速递增。伴随而来的瓦斯爆炸或燃烧矿难事故也频繁发生,引起这种矿难事故的主要因为是传统照明设备产生的电火花。而具有诸多优点的低功耗白光LED则可有效地减少电火花,从而提高煤矿作业安全水平。并且根据煤矿井下巷道复杂、环境恶劣、电磁干扰和衰减较大、矿井下黑暗和光反射体较少以及可见光通信的特点等现实条件,将具有诸多优势的可见光通信技术应用于井下语音通信是一种灵活的解决方案,同时实现照明和通信并用,减少重复投资。
论文在分析了煤矿井下白光LED可见光语音通信需求的基础上,设计出基于LED矿工灯的可见光语音通信系统,并分别对系统井下的照明和通信性能进行研究分析。主要研究工作和创新点如下:
(1)分析了煤矿井下可见光通信的各种影响因素,构建煤矿井下可见光通信信道模型及通信方式。根据井下特殊巷道环境和可见光通信特征,提出了弯道链路的可见光通信解决方案,给出井下语音通信系统的技术指标和性能参数。
(2)完成了系统的主要功能和系统软硬件的设计,设计了LED调制驱动电路完成矿工灯的照明和通信并用。给出基于单片机的收发控制模块设计,采用单片机休眠来降低功耗。
(3)对系统的照明和通信性能进行仿真分析。在满足最低照明需求和可靠通信系统误码率要求的基础上,分别对直射链路和弯道链路的通信性能进行仿真。仿真结果显示:所设计的矿井下LED矿工灯可见光语音通信系统可以满足井下正常的照明和语音通信要求。
(4)合理地将该系统与矿工安全帽有机结合形成完备的产品方案。完成理论研究设计到实际产品的转变。产品体积小、功耗低、成本低廉。与现有的井下近距离通信技术相比,该系统具有节约节能、安全实用和通信干扰少等优点。其在完成普通照明的前提下,解决了井下机器噪声造成的近距离语音通信障碍。
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