通信与环境监测论文

摘要：在矿洞内作业时，与外界的联系是必不可少的，但矿洞内环境复杂，布线极为不易。同时矿洞内环境恶劣，如果能够对井下环境实时监测，必然会大大减少事故发生率。本文设计出一种基于压电能量收集技术的井下无线通信和环境监测设备，无需布线就可使用，有效的提高了井下作业的便利性和安全性。今天小编为大家精心挑选了关于《通信与环境监测论文 (精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

通信与环境监测论文 篇1：

移动通信基站电磁辐射环境监测与评价

摘 要：本文论述了电磁辐射环境监测设备质量控制的措施及人员准备、现场部署和监测、数据记录到最终监测报告，以及移动通信电磁辐射环境监测质量控制的措施，并对通信基站进行了总结。

关键词：移动通信基站;电磁辐射;环境监测;质量控制措施

0 引言

随着我国经济的不断快速发展，现代通信技术的发展变化迅速，电磁辐射污染问题日益严重，其中，电磁辐射已成为继水污染、空气污染和噪声污染之后我国第四大环境污染源。电磁辐射是指通过空间以电磁波形式传输的能量流，限于非电离辐射，包括信息传输中的电磁波发射、工业、科学和医疗中的电磁辐射以及高压输变电产生的电磁辐射。我国颁布实施了《电磁辐射环境保护管理办法》、《电磁辐射防护规定》(GB 8702-1988)、《电磁辐射监测仪器和方法》(HJ/T 10.2-1996)等一系列法律法规，初步建立了电磁辐射防护监测标准体系。“十三五”期间，国家进一步加大了对电磁辐射环境监测能力建设的投入，使电磁辐射环境监测队伍取得了长足进步。移动通信基站的电磁辐射是电磁辐射环境监测的重要对象，随着移动通信行业的快速发展，其工作具有多项目、分布广、变化大等特点，日益成为电磁辐射环境管理的重点。

开展移动通信基站电磁辐射环境监测工作，必须采取必要的质量控制措施，保证监测数据的真实性和可靠性，满足监测报告的准确性和完整性，为环境管理部门的决策提供有力的支持。本文从设备和人员准备、现场部署和监测、数据记录到最终监测报告等方面论述了质量控制措施，为电磁辐射环境监测相关技术人员提供参考。

1 预监测设备和人员准备

根据检测机构计量认证(CMA)系统的要求，应进行监测仪器的外部监测和内部验证。外部核查是指国家法定计量检定机构或法定认可机构根据核查程序，通过试验确定监测仪器的指示误差是否符合规定要求，且频率至少每年一次。而内部验证是对测试机构内部组织的校准，与设备校准程序或功能匹配，以实现设备价值的可追溯性。内部验证包括定期验证和内部校准，新购置或修理的设备在投入使用前应进行校准/验证。

监测仪器可分为非选择性宽带辐射监测器和频率选择性辐射监测仪，根据不同的监测对象和监测目的，选择了具体的监测仪器。其中，非选择性宽带辐射监测仪主要用于移动通信基站的电磁辐射环境监测，频率选择性辐射监测器适合于了解多种辐射源电磁辐射在多个电磁辐射中的贡献。在进行监测工作之前，有必要对监测仪器的相关性能进行确认，以保证仪器能够满足监测所需的频率、范围和分辨率的要求，同时，监测仪器在监测之前和之后都要进行檢查，以确保监测仪器正常工作。

同时，监测人员的专业素质和工作能力也直接影响到监测的质量。监测人员应加强对监测技术的培训和指导，掌握电磁辐射监测的基本知识，熟悉电磁辐射监测的标准和规范，熟练使用监测仪器，掌握校准和维护方法，并了解相关质量控制的措施和方法。同时，要加强监测人员在实施监测工作中的质量控制意识，切实做好环境监测工作以及人员管理工作，确保电磁辐射环境监测的质量。

2 现场布置和监测

与其他电磁辐射环境监测相比，移动通信基站的电磁辐射环境监测具有针对性，而移动通信基站的电磁辐射天线具有方向性，因此，选择合适的监测点，对于提高监测工作的合理性和有效性具有重要意义。在进行监测工作之前，应收集基站的名称、位置、高度、主机参数、天线参数等材料，并实时了解基站周围的敏感点分布及基站相关的其他情况。

监测时，探头与监测人员之间的距离应不小于0.5m，避免周围其他意外源的干扰，在监测读数时，每一点应连续测量5次，每次应不小于15s，并在稳定状态下读取最大值，如果数据波动较大，应适当延长监测时间。当仪器用于自动监测时，应采用平均检测方法进行不少于6min的连续采样，数据采集和采样速率为2次/秒。

3 数据记录和报告审计

对于电磁辐射环境监测数据，从数据记录、数据审核、检验等方面进行质量控制。现场数据的记录应以本监测机构出具的数据统一记录表填写，记录格式应具有以下基本点：(1)移动通信基站的基本信息，包括名称、建设单位、地理位置(地址或经纬度)、网络类型、传输频率范围、钢塔桅杆类型(钢塔、索塔、单管塔等)和天线高度。(2)现场条件，包括温度、湿度和天气等外部条件，以及监测仪器的名称和型号、监测周期等(3)监测结果，包括示意图、监测数据和其他必要数据，数据记录应准确、详实，不得随意更改。

监测数据最终应以监测报告的形式发布。根据相关要求，监测报告应实施三级审核制度，从数据记录、审核到发放等各个阶段都要严格实施质量控制措施。原始数据的完整性和正确性应在数据审核过程中仔细检查，如果发现可疑数据或未知记录，则应由至少两名审核员核实，组织有关人员回访原始数据记录，重新确认相关数据，必要时进行更正，并形成相应的改正记录。最后审核后，审核员应签名确认。报告审核员和人员应定期进行质量控制培训，以避免报告审核准备阶段的错误，监测报告需要按照规定进行归档和妥善保存，以确保它们具有文件化和可追溯性。

4 其他质量控制措施

在确保电磁辐射环境正常监测的同时，监测机构还应执行其他必要的质量控制措施，包括定期仪器比较、人员比较、监测机构之间的比较以及参与国家认可和支持能力的验证。仪器比较的对象是监测仪，主要目的是评估不同监测仪器之间的性能差异(如灵敏度、精度、抗干扰能力等)，所选择的监测项目和方法应能够适应和充分反映参与比较仪器的性能。人员比较意味着不同的监视器使用相同的方法和仪器来监控同一对象，比较监控结果的一致性，并确定人员操作水平的可比性。

5 结语

在我国移动通信产业快速发展的背景下，移动通信基站的电磁环境监测应严格遵守相关技术规范和标准，落实相关的质量控制措施，做好仪器的质量控制工作，包括人员准备、现场位置和监控、数据记录和报告审核，使监测数据具有准确性、代表性和客观性，更好地为预防和控制电磁辐射提供技术支持。

参考文献

[1]姜姝.电磁辐射污染及环境保护研究[J].环境科学，2016，19：83-84.

[2]国家环境保护总局.电磁辐射环境保护管理办法[S].1997.国家环保总局.

[3]李璇，王文兵，林炬.移动通信基站项目环境管理工作现状及解决方案初探[J].资源节约与环保，2016，1：149.

[4]国家环境保护总局.移动通信基站电磁辐射环境监测方法(试行)[S].2007.国家环保总局.

作者：王莉博

通信与环境监测论文 篇2：

基于压电效应的矿洞内自供电无线通信和环境监测装置研究

摘 要：在矿洞内作业时，与外界的联系是必不可少的，但矿洞内环境复杂，布线极为不易。同时矿洞内环境恶劣，如果能够对井下环境实时监测，必然会大大减少事故发生率。本文设计出一种基于压电能量收集技术的井下无线通信和环境监测设备，无需布线就可使用，有效的提高了井下作业的便利性和安全性。

关键词：压电能量收集;井下通信;环境监测

1 前言

现阶段，矿洞内的通信和环境监测设备大多都是通过电池供电的，但是电池供电的缺点就是需要不定期的更换电池，在造成资源浪费和环境污染的同时，如果因为疏忽而没有定期更换电池，那么不仅会导致矿洞内的通信中断，还会失去对井下环境的实时监测。目前只有少数的矿洞可以采取有线电源的方式供电，但是井下环境复杂，布线成本极高。本装置利用压电能量收集技术把矿洞内的风能捕获，转化为电能存储起来，用于通信和环境监测设备的供电，无需往复更换电池且无需布线，相对于传统的供电方式来说，本装置有很大的应用前景。

2 主体结构设计

本文设计的一种基于压电能量收集技术的矿洞内自供电无线通信和环境监测装置主要由压电俘能模块，无线AP模块和环境监测模块组成，压电俘能模块将收集的风能转化为电能供给后两个模块使用，装置的主要结构如图1所示。

图1中，壳体采用圆柱筒形结构，主轴两端通过轴承与壳体轴向端盖相连， 主轴与壳体的中轴线相重合，主轴一端延伸至壳体外部，风轮固装在位于壳体外部的主轴端部;凸轮固装在位于壳体内部的主轴上，挤压轮安装在凸轮的凸点顶端;压电瓷片固装在壳体内表面，压电瓷片位于凸轮的回转面内，通过凸轮的转动由挤压轮对压电瓷片进行挤压发电;储能器安装在风轮对侧的壳体轴向端盖外部，压电瓷片受挤压所产生的电能由储能器进行存储;无线通信模块和环境监测模块均安装在储能器上，无线AP和环境监测模块均由储能器进行供电。

其中凸轮数量若干，若干凸轮在主轴上均匀布置，若干凸轮的相位角各不相同，每个凸轮对应的壳体内表面上均安装有若干个压电瓷片。若干压电瓷片沿壳体圆周方向均匀布置，这样就最大程度上保证的电能的收集效率。

3 工作原理介绍

3.1压电俘能模块

自然界中的机械振动有三种能量转化方式，包括电磁式、压电式和静电式[2]。其中压电式能量收集装置具有能量利用率高、结构紧凑、成本低、制作简单等优点，为户外通信设备和基于物联网技术的传感器监测装置的能量来源提供了可靠的解决方案。

本装置中的压电俘能模块，利用装置前端的风轮捕获风能并转化为机械能带动主轴转动，进一步带动凸轮上的挤压轮不断挤压压电磁片。根据压电效应，当压电磁片受到压力而变形时，其内部会产生极化现象，两个相对表面就会产生相反的电荷，将此电荷收集起来存储在储能器里，便实现了能量俘获的功能。

3.2无线通信系统

井下作业具有一定的危险性，建立实时性强、稳定的井下通信系统显得尤为重要。WiFi因其覆盖范围广、传输速度快、布网成本低、支持脱网通信等特点，非常适合用于井下的无线通信。WiFi的工作频段一般在2.4GHz以及5GHz，目前常见的无线网络标准以IEEE 802.11系列为主，其中802.11n网络标准最大净传输速度达到600Mbit/s 。使用多核心、多频段的WiFi既可以做信号覆盖，又可以用于远距离传输，增加WiFi的AP数量还可以满足大量用户的接入。

无线通信系统由地面控制台和井下通信网络组成，整体架构为TCP/IP，系统使用WiFi网络进行数据传输，无线网桥用于连接井下各个无线AP实现井下无线网络的信息传递，多个无线AP起到扩大WiFi覆盖范围和增加用户连接数的作用，实现井下与地面的信息交流。无线通信网络主要由无线AP、无线网桥、交换机、语音网关等组成，如下系统框图2所示。

地面控制台通过操作以太网交换机，分配IP给移动设备，运用语音网关将PSTN(公用电话交换网)与IP网络连接起来。利用VoIP(基于IP的语音传输)将语音进行算法的压缩，语音数据按TCP/IP 标准进行打包，IP 网络把数据包送至接收地，数据在移动终端重新组装[2]。信号覆盖内的移动设备即可在矿洞内通信，只要配置AP，就可以通过互联网相互通话，实现地面与井下的通信。

3.3环境监测系统

气体监测：通过瓦斯探测器、CO浓度传感器、O2濃度传感器等各种传感器时时监测有害气体(瓦斯、CO、H2S、NO2、SO2、NH3、H2等)浓度及氧气浓度，并将测得数据通过无线通信系统，上传到地面控制台以及井下的监测站。当某一种有害气体的浓度超过设置的阈值时，地面控制台和井下监测站会收报警报，井下监测站人员会第一时间处理，确保井下工作人员的生命安全。地面控制台则通过井下的数据和参数分析，指挥工作并判断是否需要派遣人员增援。

矿压监测：在关键性的结构上安装压力传感器，通过压力传感器检测该处矿压大小，无线通信系统将数据传到地面控制台和井下的监测站，当压力传感器的数据超过设定值一定数量时会报警，通知所在位置的人员撤离，防止矿洞坍塌造成不可挽回的损失。

4、结束语

本文在传统的井下供电方式的基础上，综合运用机械原理的相关知识设计出一种自供电的井下通信与环境监测系统，打破了传统供电方式的局限，对井下无线通信设备的提供了一种可行的无源供电的方案。一定程度上节约了井下作业的成本，提高了作业环境的安全性，相信在不久的将来，本装置可以广泛的应用于井下作业中。

参考文献：

[1]张春强. 无线局域网组建与应用[J]. 信息与电脑(理论版)， 2014(08)： 189-190.

[2]方立杰， 刘毓. VOIP中关键技术的研究[J]. 科技广场， 2010(03)： 42-45.

*基金项目：

桂林电子科技大学2020年国家级大学生创业训练项目“一种井下无线通信与环境监测设备的研发与推广”项目(项目编号：202010595265)。

作者：黄宇捷 王猛

通信与环境监测论文 篇3：

无线通信与车联网课程实践思政探索

[摘 要] 无线通信与车联网课程有40课时的理论与3周的综合课程设计，其课程教学目标旨在培养能够解决复杂工程问题的应用人才。基于对课程特点和培养目标的分析，以智能停车场系统这一复杂工程问题为例，探索无线通信与车联网系统开展课程思政的具体做法。

[关 键 词] 工程思维;课程思政;研究性学习

2020年教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，全面推进高校课程思政建设[1]。纲要指出，高校要深化教育教学改革，充分挖掘各类课程思想政治资源，发挥好每门课程的育人作用，全面提高人才培养质量。

基于此，面向国家“创新驱动发展战略”与“新一代人工智能发展规划”的重大需求，湖南工业大学交通工程学院联合中国中车集团旗下株洲电力机车研究所有限公司实施合作办学，共同开设信息工程专业。无线通信与车联网系统即是为高年级学生开设的，实施“多元化”教学方法和“多层次”质量评价标准的一门课程。

一、课程特点

无线通信与车联网课程教学大纲明确提出，本课程学生能力培养的重要目标是：能够根据明确的需求，设计出针对智能交通领域复杂工程问题的解决方案，并在设计中综合利用无线通信和车联网的专业知识和新技术，体现创新意识。所以本课程的具体要求是：基于无线通信和无线通信的基础知识，可对车联网方面的应用需求进行分析，提出相应的解决方案，对短程和中程无线网络链路进行设计，并可对设计方案的性能效果进行评估;能将通信、信息、网络及电子技术的知识综合应用，以实现复杂工程系统设计、分析，培养解决复杂工程问题的能力。

基于此，本课程对教学内容进行整合，并融合电子技术、通信、网络等知识，设计了三个具有复杂工程问题特征的实践项目：环境监测系统设计、ETC系统设计、智能停车场设计。

(1)环境监测系统设计。环境监测系统为上位管理机提供实时环境信息[2]，如风速、风向、PM2.5、环境温度、环境湿度以及光照度等信息，上位管理机通过环境信息，实时下发至公交站牌、停车场、ETC系统以及移动终端，实时提醒用户当天的环境信息，为用户提供最新的天气资讯。(2)ETC系统设计。ETC系统模拟真实ETC场景，对过往的车辆进行智能收费，不需要人工干预，按照车辆的型号、需求的服务进行收费。ETC系统在车辆通过时，道闸栏杆自动抬起，模拟自动收费，车辆通过后，栏杆自动落下，实现不停车收费。该系统主要包含UHF读卡系统、车辆引导屏、道闸控制系统以及上位管理系统。(3)智能停车场设计。智能停车场系统具有无人值守及信息联网等特征，通过车牌识别、智能管控技术实现停车场的自动计时扣费、无人化管理;停车场的运行信息可实时发布到网络上，通过专用App即可查看停车场的车位信息及公告。具体要求是：在停车场出入口安装车牌识别系统和屏幕引导系统，实时显示停车场空余车位，当车辆进入时，可引导车辆停入空闲车位，车辆出停车场时自动扣费放行。

二、無线通信与车联网课程思政分析

综上无线通信与车联网复杂问题工程实践要求学生：针对特定的应用场景和应用环境，从可用技术方案中选定最合适的设计方案;根据复杂环境因素选择传感器的类型与参数;以设计无线通信节点为核心，配合外围传感器、无线通信等电路进行硬件设计和软件设计，引导学生完成一次系统的设计流程，对系统测试的结果进行分析;综合考虑工程设计问题，从低功耗设计、抗干扰设计、维修性设计、工业设计等方面优化系统。所以在整个教学过程中，课程蕴含如下思政思想。

1.个人和团队关系协调能力。要求每位学生在多学科知识背景下，学习与他人相处的方法，能理解个人和团队的关系并明确自己在团队中应承担的责任。团队成员根据自己的特长、兴趣以及专业背景完成系统相应的工作任务，团队成员在任务分配上实现充分协调，最终合作完成整个系统设计。

2.工匠精神。工匠精神蕴含着匠人的道德品质、价值追求、行业目标及奋斗精神。当今时代，信息技术层出不穷，要想紧跟时代步伐，在信息领域发挥自己的光和热，需要具备工匠精神的新一代人才。无线通信与车联网讲授信息传递、网络系统的基本原理，是一切新技术、新理念的根源所在。对基本原理的钻研，对基本技术的实践、改进和创新，对知识的延伸、迁移和再生产，正是工匠精神的内涵所在[3]。

3.设计试制过程的管理能力。无线通信与车联网的复杂工程问题实践要求所有参与学生管理设计项目进程，将无线传感节点应用设计全过程进行有效计划、组织、控制、协调。要求项目团队成员根据当前的材料市场价值进行成本预算，学会按预算进行成本管理，控制研发费用，以最低耗费完成设计任务;要求项目团队成员严格按要求在规定的时间内完成设计任务，确保无线传感节点设计质量;要求硬件设计和软件设计成员协调共事，合作进行研发。对在设计过程中遇到的意外事件能够有一套应急处理机制，对设计过程中团队成员的情绪、健康状况、思想变化进行跟踪，最大限度发挥团队的整体水平;要求设计的无线传感节点系统具有最高的性价比，在整个设计过程中将性价比作为设计目标。

三、无线通信与车联网课程思政案例设计

课程思政建设要在课堂教学中真正落地落实，要把课程思政融入课堂教学建设的全过程。现以智能停车场系统设计为例，说明课程思政的教学组织。

本课程的实践教学主要是课堂内由教师引导下的学生研究性学习行为。在具体教学环节，主要以学生的研究性学习为主，教师在教学过程中引导、答疑解惑。在每一阶段都输出阶段性的目标成果，供教师检查和把控教学效果和进度。在分组讨论划分任务制订计划环节，组内成员分析智能停车场需求如下：

(1)停车引导系统包含数据采集系统、数据通讯系统、信息发布系统和中央控制系统。(2)停车场每个车位底下都有传感器，系统通过传感器可判断车位上是否有车辆停靠。(3)停车场支持车牌识别系统，可自动进行停车计时、费用统计、自动扣费，实现无人值守。(4)车位空余信息可通过中央控制器实时统计并显示，也可以显示在停车场的信息屏。

根据需求分析，划分任务，制订项目计划流程，填写工作计划安排表并确定各个组员承担的工作。这里按项目管理的方式组织后续的项目设计。这一阶段要培养学生的大局观和学生间的团结友爱。不同工程师之间如何在项目中进行分工与合作，能在不同子任务间合理分配技术指标，合理安排任务时间;执行具体任务期间，与团队成员进行高效的技术沟通;对项目中的必要节点能有效组织团队开展技术讨论。

在项目实施阶段，教学场景变换成实验室，学生根据在划分任务制订计划环节所分配的任务，实现：(1)硬件设计，采用STM 32F103主控器+CC2530 ZigBee无线收发芯片结构的通信节点，车辆引导屏、道闸控制系统、高清监控摄像等。(2)软件设计包括ZigBee组网和消息传输过程、自动扣费系统、车牌识别系统。(3)系统级调试包括智能停车场上行流程和下行流程[4]。(4)上位管理软件设计。这一阶段的教学组织与上一阶段不同，教学方法包括讨论法和引导法。学生能力培养要达到：能够根据明确的需求，设计出针对信息工程领域复杂工程问题的解决方案，并在设计中能够综合利用信息工程的专业知识和新技术，体现创新意识。这一阶段要培养学生具有工程思维能力和工匠精神。无线通信与车联网作为信息领域最基本的专业课，在解决复杂工程问题的过程中，需要从工程整体出发，将零碎知识整合起来，综合考虑工程中各个模块的相互关系，以及涉及的人、事、物、信息、管理等诸多因素，实现工程问题的最優化。在各种复杂工程问题的解决过程中，渗透绿色思维、生态思维、人文思维、创新思维等多种工程思维元素。

四、结语

无线通信与车联网是信息工程专业重点建设课程，其教学过程结合复杂工程问题实践与课程思政元素，教学方法以学生研究性学习为主、教师的引导为辅。本文以智能停车场设计为例，详细分析了在课程教学过程中所渗入的思政思想，那就是学生间的团结友爱，牺牲小我，顾全大局的团队协作精神;在解决复杂工程问题的过程中，从工程整体出发，将诸多要素融合贯通的工程思维能力和工匠精神，以及设计和试制过程中的管理能力，可以为其他课程的思政教学提供建设思路。

参考文献：

[1]尹莉萍，方鹏亚，刘攀.新工科背景下系统可靠性课程设计教学改革研究[J].科教文汇(中旬刊)，2020(12)：87-88.

[2]温亮，李娟，胡起伟.专业课程“思政”教育的几点思考[J].现代职业教育，2021(6)：150-151.

[3]谷战涛，董艳丽.开放教育课程思政财经类专业教学探讨[J].新疆广播电视大学学报，2020，24(4)：16-20.

[4]唐运昆，刘懿翀，吴国天.课程思政背景下高校体育教学改革的思考与实践[J].现代职业教育，2021(6)：34-35.

◎编辑 司 楠

作者：谷志茹 黄晓峰 周笑 胡久松 杨玲