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基于WiFi的语音矿灯设计

王飞

王飞. 基于WiFi的语音矿灯设计[J]. 工矿自动化,2022,48(1):96-100.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021010077
引用本文: 王飞. 基于WiFi的语音矿灯设计[J]. 工矿自动化,2022,48(1):96-100.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021010077
WANG Fei. Design of voice miner's lamp based on WiFi[J]. Industry and Mine Automation,2022,48(1):96-100.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021010077
Citation: WANG Fei. Design of voice miner's lamp based on WiFi[J]. Industry and Mine Automation,2022,48(1):96-100.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021010077

基于WiFi的语音矿灯设计

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021010077
基金项目: 重庆市技术创新与应用发展专项面上项目(cstc2020jscx-msxmX0136);中煤科工集团重庆研究院自立重点研发科研项目(2020ZDXM02)。
详细信息
    作者简介:

    王飞(1984−),男,安徽铜陵人,副研究员,硕士,主要从事煤矿无线传感网络和精确定位技术方面的研究工作,E-mail: 279028312@qq.com

  • 中图分类号: TD621

Design of voice miner's lamp based on WiFi

  • 摘要: 针对现有矿灯大多只具有照明、定位、环境感知等功能,没有语音对讲功能的问题,设计了一种基于WiFi的具有语音对讲功能的语音矿灯。该语音矿灯以工业以太环网和WiFi网络为传输平台,采用VoIP语音通信技术实现语音播放、音频采集、与调度台对讲功能;通过音频编解码芯片实现语音模拟信号与数字信号的转换,采用UDP协议将信号传输至调度台,完成语音数据的双向传输,实现语音对讲和矿灯照明一体化。详细介绍了语音对讲功能实现的关键技术:音频数据的编码格式和缓存管理、语音数据的可靠传输机制,用于确保语音播放的准确性;WiFi模块与微控制器STM32L151的低功耗休眠技术,用于降低语音矿灯平均电流,延长工作时间。测试结果表明:该语音矿灯能够满足调度台与井下工作人员之间的语音对讲需求,与WiFi基站通信距离可达400 m,与调度台之间的对讲传输时延小于1 s,语音矿灯之间的组播传输时延小于3 s;语音矿灯对讲时平均电流小于70 mA、空闲时平均电流小于5 mA。

     

  • 图  1  语音矿灯工作原理

    Figure  1.  Working principle of voice miner's lamp

    图  2  语音矿灯硬件组成

    Figure  2.  Composition of voice miner’s lamp hardware

    图  3  WiFi模块工作流程

    Figure  3.  WiFi module workflow

    图  4  语音模块工作流程

    Figure  4.  Voice module workflow

    图  5  语音矿灯与调度台之间的语音数据可靠传输机制

    Figure  5.  Reliable transmission mechanism of voice data between voice miner's lamp and dispatching center

    图  6  语音矿灯低功耗休眠机制

    Figure  6.  Low-power sleep mechanism of voice miner’s lamp

    图  7  测试平台

    Fig.7 Test platform

    表  1  语音数据帧的格式说明

    Table  1.   Format description of voice data frames

    序号 内容长度/byte说明
    1 序列号1每段语音数据对应1个序列号
    2编码号2每个语音数据帧对应1个编码号
    3 语音数据24有效的语音数据
    下载: 导出CSV
  • [1] 李爽, 薛广哲, 方新秋, 等. 煤矿智能化安全保障体系及关键技术[J]. 煤炭学报,2020,45(6):2320-2330.

    LI Shuang, XUE Guangzhe, FANG Xinqiu, et al. Coal mine intelligent safety system and key technologies[J]. Journal of China Coal Society,2020,45(6):2320-2330.
    [2] 吕鹏飞, 何敏, 陈晓晶, 等. 智慧矿山发展与展望[J]. 工矿自动化,2018,44(9):84-88.

    LYU Pengfei, HE Min, CHEN Xiaojing, et al. Development and prospect of wisdom mine[J]. Industry and Mine Automation,2018,44(9):84-88.
    [3] 孙继平, 陈晖升. 智慧矿山与5G和WiFi6[J]. 工矿自动化,2019,45(10):1-4.

    SUN Jiping, CHEN Huisheng. Smart mine with 5G and WiFi6[J]. Industry and Mine Automation,2019,45(10):1-4.
    [4] 姚磊, 张明泉, 周泉. 井下无线物联网与智能终端应用研究[J]. 山东煤炭科技,2020(8):166-168. doi: 10.3969/j.issn.1005-2801.2020.08.054

    YAO Lei, ZHANG Mingquan, ZHOU Quan. Application research of wireless Internet of things and intelligent terminal in underground[J]. Shandong Coal Science and Technology,2020(8):166-168. doi: 10.3969/j.issn.1005-2801.2020.08.054
    [5] 张帝, 权悦, 国海, 等. 基于LoRa与RT−Thread的多功能矿灯设计[J]. 工矿自动化,2021,47(6):96-102.

    ZHANG Di, QUAN Yue, GUO Hai, et al. Design of multifunctional miner lamp based on LoRa and RT-Thread[J]. Industry and Mine Automation,2021,47(6):96-102.
    [6] 刘朝阳, 王安义. 便携式通信矿灯的研究与设计[J]. 现代电子技术,2020,43(1):9-11.

    LIU Zhaoyang, WANG Anyi. Study and design of portable communication mine lamp[J]. Modern Electronics Technique,2020,43(1):9-11.
    [7] 戴剑波. 一种多模定位信息矿灯标识卡设计与实现[J]. 煤矿安全,2021,52(4):133-136.

    DAI Jianbo. Design and implementation of a multi-mode information lamp identification card for positioning[J]. Safety in Coal Mines,2021,52(4):133-136.
    [8] 吴静然, 李秀凤, 吴倩. 基于WiFi的煤矿井下智能终端设计[J]. 工矿自动化,2013,39(4):5-8. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.04.002

    WU Jingran, LI Xiufeng, WU Qian. Design of underground intelligent terminal based on WiFi[J]. Industry and Mine Automation,2013,39(4):5-8. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.04.002
    [9] 王军, 顾义东, 曾苛. WiFi通信技术在煤矿信息化中的应用分析[J]. 工矿自动化,2017,43(7):90-93.

    WANG Jun, GU Yidong, ZENG Ke. Application analysis of WiFi communication technology in coal mine informatization[J]. Industry and Mine Automation,2017,43(7):90-93.
    [10] 张立亚. 全矿井融合通信系统研究[J]. 工矿自动化,2018,44(3):12-16.

    ZHANG Liya. Research on integrated mine communication system[J]. Industry and Mine Automation,2018,44(3):12-16.
    [11] 孙继平. 现代化矿井通信技术与系统[J]. 工矿自动化,2013,39(3):1-5. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.03.001

    SUN Jiping. Modern mine communication technology and system[J]. Industry and Mine Automation,2013,39(3):1-5. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.03.001
    [12] 王树强, 江云, 徐炜, 等. 矿用IP广播对讲系统设计[J]. 工矿自动化,2011,37(11):4-6.

    WANG Shuqiang, JIANG Yun, XU Wei, et al. Design of mine-used IP broadcast and talkback system[J]. Industry and Mine Automation,2011,37(11):4-6.
    [13] 常云泽. 井下信息化矿灯通讯调度系统研究[J]. 能源与节能,2021(2):178-180.

    CHANG Yunze. Study on communication and dispatching system of underground informationalized miner's lamp[J]. Energy and Energy Conservation,2021(2):178-180.
    [14] 张晓丹, 俞侃, 朱琳琳. 基于CC3200的可视化低功耗门铃设计与实现[J]. 自动化与仪表,2020,35(5):103-108.

    ZHANG Xiaodan, YU Kan, ZHU Linlin. Design and implementation of visual low-power WiFi door bell based on CC3200[J]. Automation & Instrumentation,2020,35(5):103-108.
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-01-26
  • 修回日期:  2021-11-25
  • 刊出日期:  2022-01-20

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