[关键词]Zigbee技术；采煤机遥控器；设计思路；遥控遥测；
中图分类号：TD76文献标识码：B文章编号：1009-914X（2014）18-0383-02
1.前言
在我国一次能源的生产及消费的基本结构中，煤炭资源所占比例越来越高。但由于煤炭开采技术比较落后，自动化程度较低，目前只有地下操作是自动化的，并没有相应技术可以实现地下向地上传输工作面的数据，以及地上对地下的控制。目前，煤矿采煤机的基本控制方式是人工操作，人工操作一般有两种方式：一种是通过采煤机上的控制按钮，或者是利用操作站来控制采煤机的正常运行。另一种是利用采煤机遥控器的遥控装置对采煤机进行操作，遥控装置在较薄的煤层中或大倾角的采煤中可以凸显其优势。传统的采煤机遥控装置具有一些不足之处，主要包括三个方面：一是采煤机控制方式过于简单；二是采煤机遥控器并不能将采煤机的工作情况显示出来，地面不能对其进行控制；三是采煤机遥控器的可靠性不高。因此，采用Zigbee技术对采煤机遥控器的功能进行改善，从而实现地面对地下的操作和控制。
2.无线传感器网络及其Zigbee技术
Zigbee技术指的是一种具有近距离、复杂程度低、低功率、低速率及低成本的通讯技术。广泛应用于距离较短、消耗功率低及低速率的电子设备，有助于设备之间进行数据传输，还包括具有周期性、间歇性、低反应时间等特征的数据传输。弥补了短距离无线通讯技术的发展缺憾，为无线传感器网络提供了合适的协议。
3.系统硬件和软件组成
3.1系统硬件组成
系统的硬件组成主要包括两个部分，采煤机主控器和遥控器，一般主控器将会安装在采煤机电控腔内，与其相关的发射和接收电路则会安装在采煤机的操作站，采煤机主控器的基本原理如下图所示。
而采煤机遥控器的硬件组成可见图2。
系统在进行正常运行时，通过采煤机的主控器可以不断获取采煤机的工作情况参数，每20ms就会向遥控器传送一些数据，遥控器在接收到相关数据之后，首先会将接收到的数据显示，并将其传送到显示缓冲区，由遥控器显示采煤机的所处工作情况，同时通过遥控器上的按钮将其传送到主控器，如果没有按键命令，遥控器则会向主控器发送存在命令。主控机在接收到遥控器的命令后立即对采煤机进行相关操作，之后将会把动作结果输送给遥控器进行显示，方便操作人员进行观察。
3.2系统软件组成
系统软件组成主要包括两个方面：主控器和遥控器。以下所示流程图是遥控器的软件流程。采煤机遥控器软件有主程序、显示驱动、按键处理及通讯服务等多
4.系统硬件和软件设计
4.1采煤机遥控器
作为煤矿综采工作面的重要装置，采煤机的正常运行直接影响到煤矿的生产效率。因此，加强对采煤机工作状态的检测和控制，及时发现问题并及时进行解决，有助于提高采煤机的可靠性、安全性。由于采煤机所处的工作环境十分复杂、恶劣，采煤机本身也具有较为复杂的结构和零件，致使操作工人对采煤机的工作情况参数进行及时掌握，加上相关的工程师一般都在地面上工作，不能得到实时的工作数据，只能通过定期的巡查对工作面进行全面的了解，由于遥控结果的有效性、及时性都比较差，不能及时对故障采煤机进行检修，使采煤机带病工作，导致煤矿生产效率大大下降。因此，就需要对采煤机遥控器进行改进，使其不但具有遥控功能，还具有遥测功能，可以将采煤机工作状态参数及时传输到采煤机的操作站，实现地面对采煤机的控制和操作，大大提高采煤机的工作效率，提高煤矿的生产效率。
4.2系统硬件设计
在矿井下，一般采用ATmega16单片机作为采煤机的核心处理器，并配置CC2420射频芯片全面实现无线通信系统之间的数据传输。ATmega16是一种具有高性能、低功率的处理器，具有非易失性的操作程序和数据存储功能，然后通过射频芯片CC2420将采集到的电压信号转换成数字信号，再通过Zigbee的通信模块将其传送到采煤机和Zigbee网。Zigbee所包含的通信模块是以IEEE802.15.4/Zigbee技术为基础的一种嵌入式无线模块，其中包括8位8051微处理器和一个射频发射器，内部包含Zigbee通信协议，有助于保证数据的完整性和加密功能。Zigbee无线传感器的基本结构见下图。
4.3系统软件设计
矿井下所利用的采集电路是结合ATmega16和Zigbee通信模块进行数据处理的，地面的监控器一般通过煤矿所用的网络交换和Zigbee网络进行有线数据传输，然后将接收的数据再传送到采煤机遥控器进行显示。采煤机遥控器改进后主要实现的功能有：1.可以及时显示接收到采煤机的工作状态数据和实时曲线；2.可以对接收到的数据进行分析和处理，一旦数据超出标准时，遥控器就会发出警报；3.可以记录历史数据的查询次数和访问次数；4.可以实现地面对地下采煤机的有效控制。
4.4Zigbee技术的重要性
相关结果表明，利用Zigbee技术可以实现Zigbee无线通信网络的应用，能够及时的将井下传感器的实时数据采集，并准确无误的传送到采煤机上，进而实现对采煤机的实时速度进行有效控制，有助于检测矿井下的运行状况。然后利用Zigbee通信模块将采集的数据传送到采煤机遥控器上，并进行显示，便于操作人员进行观察。
5.总结
本系统结构比较简单，具有高性能、低功率、低成本的特点，Zigbee系统技术基本可以取代线路繁杂的有线控制系统。基于Zigbee技术的采煤机遥控器不仅使用方便、维护简单、易于管理，该系统还具有较强的扩展性，对井下采煤机的实时状况进行监控，在实现煤矿信息化管理方面具有重要作用，也有助于地面工程师对井下采煤机进行遥控遥测，对出现的问题进行及时处理，大大提高煤矿的生产效率。
参考文献
关键词：遥感课程；高职学院；教学改革；学习效果
中图分类号：G64文献标识码：A文章编号：1009-3044（2012）30-7260-03
遥感是现代地理空间信息科学的核心技术之一，其作为信息采集与信息更新最重要的技术手段，已经应用于社会的各个部门以及经济领域的很多行业之中，并在新兴的全球性的“数字地球”计划中占有重要的地位。加强遥感技术与应用教学，提高学生遥感技术应用水平，是测绘学科教学中的重要环节。针对这个教学目的，结合我校地学类专业学生的具体情况，通过几年的教学实践探索，我们在以下几方面进行了教学实验，并取得了初步的效果。
1教材分析选择：多种教材的结合
遥感技术及应用是我们的专业基础课，与本科学生相比，他们的就业方向对理论的学习要求较低，学习中的重点是实际技能的培养与掌握及应用。针对学生的具体情况与《遥感技术及应用》课程的特点，我们的教学目标是通过基本的理论教学，使学生掌握基本的遥感原理、遥感图像处理的基本方法、遥感解译的基本方法及其在测绘、地理、土地、地质和农业、交通等领域的具体应用，通过初步的上机实习，使学生掌握遥感数字图像处理软件的基本功能操作并能够完成简单的基本应用。
本课程以前一直使用《遥感概论》作为遥感技术及应用课程的教材，这部教材的特点是：内容层次安排合理，概念清晰易懂，实验内容以目视解译为基础，易于开展，但是，部分内容老化，跟不上遥感技术的发展；而《遥感导论》是教育部面向2l世纪课程教材.内容丰富，涉及技术原理较多，对于初次接触遥感的高职生而言，有些内容显得过深，为此，在教学过程中适当引用《遥感概论》的部分内容，作为学生入门的内容，从地物反射波谱特征入手，逐步开展遥感目视解译，地物判读标志的建立，在此基础上再结合《遥感导论》的相关内容，这样既可保证学生对遥感有全面的掌握，又可在需要加强的重点内容上有所侧重。《遥感原理、方法、应用》、《遥感获取与分析》这两本书中包含了较多的遥感应用实例，但是《遥感原理、方法、应用》为本科生教学用书，对于高职学院的学生来说，内容过于深奥，不易理解。《遥感获取与分析》过于偏重遥感数据的几何处理，而且遥感应用部分内容较少。基于上述考虑，《遥感技术与应用》课程没有指定教材，而是将相关的书籍作为参考用书向学生推荐，由学生自主决定选择购买，然后老师结合多种教材的特点与学生的实际需求选择教学内容。
2教学内容的选择与教案的整理
理论教学内容可以分为遥感概述、遥感基本原理、遥感数字图像处理、遥感图像目视解译与遥感图像的计算机解译、遥感应用、3S综合应用。但只讲最基本和必需的，对较深和复杂的内容只做简单介绍，供感兴趣的同学自学。
在具体的教学中，为了达到课程的整体教学要求，必须通过实践课程让学生将学过的理论知识与具体实践结合起来，加深学生对理论知识的理解，和对基本原理的验证，学以致用，提高学生解决实际问题的能力。因此，在教学中将实习内容分为两个阶段。
1）遥感数字图像处理软件操作。以PCI、ENVI与ERDAS遥感数字图像处理软件为主要实习软件，结合具体的遥感数据，讲述遥感图像基本处理技术，包括几何校正、大气校正、几何精校正、投影转换、影像镶嵌、数字图像增强、波段运算、多源遥感数据融合、计算机分类、人机交互式解译等内容。
2）遥感基本应用。应用前一阶段所掌握的遥感图像数字处理技术，与一个具体的研究领域（比如土地利用类型遥感调查等）相结合，完成一个综合的实践性题目。
认真整理教案，对教案的结构，每一节，每句话、每个字都琢磨清楚，分析重点与难点。由于遥感技术更新非常快，因此要跟学生提供一些课下学习的参考资料，参考内容的选择不仅局限于书籍和杂志，一些专业网站已成为遥感教学不可缺少的资源，除此之外，遥感图像是遥感教学中重要的参考资料，因此收集各种影像数据是教师备课和教学的重要内容，我们先后从美国马里兰大学、美国地质调查局、中国遥感卫星地面站下载了一些免费的图像做为练习使用。做好教案后，再做好PPT向同学讲授，特别要增加一些图片和动态演示。
3教学方式与方法的应用
具体教学内容确定以后，如何使其在授课过程中很好地被学生理解掌握并能运用，很大程度上取决于采用的教学方式方法。选用适合的教学方式方法是很好的完成教学任务、提高教学质量的关键。
1）多媒体与黑板等的优势结合去教学
随着社会的进步，信息技术已经深入到千家万户、各行各业，高职院校的教学软硬件设施也得到了更新完善发展，多媒体教学已成为众多学科教学的有力的工具。与传统使用的黑板的教学手段相比，多媒体教学有着不可比拟的很多优点，因为多媒体具有图、文、声并茂甚至有动态影像这样的特点，具有许多对于教学过程来说是特别宝贵的特性与功能，这些特性与功能是其他媒体（例如投影、录音、录像等）所不具备或是不完全具备的。遥感技术是一门对地观测与获取信息技术，其中具有很多的图像数据和空间地理数据，所以多媒体教学应成为遥感技术与应用教学的重要形式。首先，从人的生理心理学角度分析，图像比语言更容易被人感知，人所接受的外界信息有至少70%是视觉感知的。以图像的形式显示教学信息具有形象、直观、生动的特点，能高效激发学生学习兴趣，调动学生的学习积极主动性。能实现传统教学实现不了的情境、动画、模拟等。其次，方便教师的教学设计，更易突出重点、突破难点，进而提高教学效果，促进学生全面发展。但是，应用多媒体教学也有很多问题，如果课件的交互性差，则学生“难以消化”；如果多媒体使用太滥，则把握不住学生的思想心理，不利于学生的学习。所以利用多媒体与传统黑板等多种教具相结合的教学，地理数据和图像以多媒体展示，重点和难点在黑板上结合学生的学习讲解，对原理结合生产实例展开讲解。这样就能优势互补，取得最佳的教学效果。
2）在理论教学过程中，以讲授法为基本教学方法，适当采用提问和启发式教学的方式。关注全班学生，注意反馈信息，凝聚学生的注意力，使其保持相对兴奋状态，使他们产生愉快的心境，课堂语言简洁明了，课堂提问面向全体学生，注意启发学生学地理的兴趣，课堂上讲练结合。积极鼓励学生，使学生感到有“功”。我国古代教育家孔子说过：“知之者，不如好之者，好之者，不如乐之者”。要学生达到“乐学”，必然要使他们有成功感。“求成功”是人类的共有的天性。即使是一点一滴的进步，也会使学生感到愉快，成为促使学生继续学习的动力。学生取得进步时，我会对学生的成绩给予正确的评价，或者与平时成绩结合起来。在课堂上我会使用一些鼓励性语言来激发学生学习的热情，有时还可借助同学们的掌声进行鼓励。在教学过程中，我非常注意给学生们更多的鼓励，对他们抱有一颗宽容慈爱的心。
在教学过程中，充分利用已有的知识基础，引导学生思考遥感应用中的问题和现象，并自行设计或补充一些与学生关系较大的遥感应用问题和现象，以展示遥感课内容的丰富多彩和应用价值，引入新知识、新技术与新成果，增强学生的求知欲。认真组织开展复习、测验、考试、课外活动等。侧重于教会学生了解遥感在生产建设中的作用，培养学生实践能力，多阅读课外书籍，多关注身边的遥感知识，不断扩宽知识面，为教学内容注入新鲜血液。
3）在第一阶段的实习过程中，是对基本原理和方法的验证，采用演示加练习的方法来教学。老师先对某一个专题结合理论进行演示与讲解，然后让学生进行操作练习，老师巡回指导并检查学生完成情况，最后老师总结，学生完成实验报告。在这个过程中，演示与讲解一定要结合学生理论知识掌握程度的实际情况，使学生的知识能与老师的讲解衔接上，演示时，老师要尽可能收集能激发学生兴趣的一些具体实例，使学生感到有“味”，从而使学生保持良好的精神状态、学习状态，让学生的潜能最大化地激发出来，特别是注意力、理解力、记忆力、创造力，达到最佳的效果。在学生自己练习过程中，老师结合自身学习的经验教训，去纠正学生不良的学习习惯，在学生碰到困难时，及时分析困难产生的原因，针对每个学生进行指导，特别要教会学生尽量自己解决问题的能力，“授之以鱼”不如“授之以渔”。
4）在第二阶段的实习过程中，在有条件的情况下，增加野外实践实习的内容，携带手持GPS、便携式地物光谱仪、短波红外地物光谱仪等遥感仪器，到野外进行遥感技术的综合应用实习，如几何精校正中的地面控制点选取、地物反射率测量、地物目视解译与验证补判等等。通过野外实习，进一步提升学生理解与灵活运用知识的能力，提高遥感技术与应用课程的实践性[1]。
与遥感图象处理与应用的企事业生产单位建立联系，让学生通过顶岗式实习，熟悉遥感技术与应用的具体工作流程，观察实际生产中出现的问题并学会独立解决问题的能力，将实际生产与自己的课程学习进行结合，增强遥感技术与应用的实际生产能力。
5）让比较优秀且有兴趣的学生参加老师的遥感技术与应用的科研课题，学生在老师的指导下，针对具体的小题目，成立各个科研小组，各个小组独立的收集相关资料，结合题目进行知识和技能扩展训练，然后进行实验，不断思考总结，老师适时进行点拨指导，学生基本都能取得项目预期的成果。通过这种学习和锻炼，使科研小组成员具备了一定的科研基础，养成了良好的科研素质，为以后的进一步发展有了较高起点。
4小结
从这几年的教学情况看，通过这些教学环节的精心计划与认真实施、反馈修正，激发了学生的学习兴趣，既学到了有用的理论知识，又具有实际的技能，提高了独立解决较复杂问题的能力，为尽快尽好走入社会奠定了坚实的基础。
参考文献：
[1]刘勇卫.遥感精解[M].北京：测绘出版社，1993：76-86.
[2]吕国楷，洪启旺，郝允充，等.遥感概论（修订版）[M].北京：高等教育出版社，1995：36-40.
[3]梅安新，彭望禄，秦其明，等.遥感导论[M].北京：高等教育出版社，2001：79-81.
[4]赵英时.遥感应用分析原理与方法[M].北京：科学出版社，2003：83-85.
[5]孙家柄.遥感原理与应用[M].武汉：武汉大学出版社，2003：73-76.
[6]张彦丽，潘竞虎.《遥感技术基础》课程教学策略探究[J].师范教育，2008，3（3）：53-54.
[7]徐永明.关于成人教育《遥感应用》课程教学的几点思考[J].气象教育与科技，2007，31（2）：27-31.
[8]刘仁钊，廖文峰.遥感图像分类应用研究综述[J].地理空间信息，2005，3（5）：11-13.
关键词：航空摄影；测量；遥感；技术应用
Abstract:withthenationaldefenseconstruction,nationaleconomicandsocialdevelopmentofgeographicspaceinformationapplicationsincreaseddemandaerophotogrammetrydevelopmentwithnewopportunitiesatthesametimeaerophotogrammetryequipmentdevelopmentisalsofacedwithseverechallenges.Aviationphotogrammetrydevelopment,remotesensingtechnologytoprovideaspaceforthelocationofthetheoreticalbasisandmethod,andtherapiddevelopmentofremotesensingtechnology,isalsoinphotogrammetryhashadahugeimpact.Thisarticlefromtheuserrequirementofargumentputforwardtheaerialphotogrammetryandremotesensingtechnologyequipmentandtechnologysystem,discussestheaerialphotogrammetryandremotesensingtechnologyapplication.
Keywords:aerialphotography;Thesurvey;Remotesensing;Technologyapplication
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：
一.概述
信息时代，信息是至关重要的资源，而信息的获取又是其中非常重要的一步。摄影测量与遥感作为对地观测获取地物信息的重要手段之一，正发挥着越来越大的作用。长期以来，摄影测量学被视为一门几何科学。随着遥感技术的出现和不断发展，这门学科正在从几何科学向信息科学发展。摄影测量与遥感技术利用各种不同类型的非接触传感器，获取模拟的或数字的影像，然后通过解析和数字化方式提取所需要的信息，在空间信息系统中以数字方式加以存储、管理、分析和表达，再通过可视化和符号化技术形成所需要的产品
二.航空摄影测量与遥感装备体系结构
（1）航空摄影测量
依据航空摄影测量任务、能力需求和地理空间信息流程，航空摄影测量应由卫星对地观测、对地观测数据综合接收、地理空间信息综合处理、管理和应用服务五大功能领域组成，与之相应的航空摄影测量装备体系结构如图1所示：
图1航空摄影测量装备体系结构
①卫星对地观测系统，以卫星为平台，搭载不同精度(如0．6m、0．3m、0.1m或更高地面像元分辨率)、不同工作波段(可见光、微波)、不同测量原理(激光、重力、磁力)的测绘传感器，形成多平台组网、多传感器互补、满足多地理要素探测、多比例尺地形图测绘需要的卫星对地观测体系。
②对地观测数据综合接收系统，由中心站和若干分站组成对地观测数据地面综合接收站网，接收站之间通过网络实现数据通信与交换；每一个接收站分别由业务运控管理、对地观测数据综合接收、影像产品预处理和传感器定标等功能系统组成。
③地理空间信息综合处理系统，由大地测量数据(包括平面、高程、重力、磁力数据)处理、摄影测量与遥感影像数据处理、数字地图制图与印刷等功能系统等组成，通常是多台套、多功能、异构并行处理的信息系统。
④地理空间信息应用服务系统，由地理空间信息服务、地理环境可视化、地理环境分析与辅助决策等功能系统组成，依据国防建设、国民经济建设和社会发展对地理空间信息的需求，上述功能系统可组合使用，直接面向用户提供多功能地理空间信息应用服务。
⑤地理空间信息基础设施，是以网络(格)为基础、以数据为中心、分布式存储、面向对象提供地理空间信息服务的信息基础设施，一般由地理空间数据管理、地理空间信息查询服务、专题测绘产品定制分发和网络管理、信息安全管理、质量控制等功能系统组成。
（2）遥感装备体系结构
航空遥感系统航空遥感系统主要由传感器、装载传感器的航空遥感平台及记录航空影像信息的感光胶片组成。
①传感器
传感器是遥感技术系统的重要组成部分，它通过测量和记录目标物的电磁辐射强度和特性，直接获得目标的信息。传感器一般由收集器、探测器、信号处理器和输出设备所组成。用于不同目的的传感器，其工作方式、工作波段及输出方式各异。有些传感器是被动地探测目标物所反射或发射的电磁波辐射，成为一种被动式传感器，另一种是主动式传感器。它本身发射电磁波，然后接收回波。传感器按记录方式，可分为非成像传感器和成像传感器两类。
②感光胶片
感光胶片作为摄影机的探测元件，用以记录地物反射电磁波的性质和强度，不同感光胶片的感受能力不同。长期以来，黑白全色片一直是航空摄影机的标准型胶片。全色胶片的光谱灵敏度占光谱中的紫外(0．3—0．4微米)和可见光(0．4—0．7微米)光谱部分。还有一种用以加工黑白航空相片的红外感光胶片，这种胶片不仅对红外和可见光感光而且也对反射红外(0．7一0．9微米)感光。还有一种彩色红外胶片，它的出现得益于二战期间侦察表面涂漆伪装成植物的各种目标的需求。
③航空遥感平台
航空遥感平台用以安放航空传感器、对地物目标进行遥感探测的工作平台。它的飞行高度较低，地面分辨率较高，而且有机动灵活、使用方便、资料回收较易等优越性。用作航空遥感平台的气球主要有三种，一种是自由气球，它可达到近50千米的高空，既可用来测试传感器的性能，也可用以收集地面信息。二是气球，它可上升到11千米高空，持续6个小时。气球常常充以氢气或氦气，另外还有充灌热空气的热气球。三是系留气球，最高可达5千米的高度，它是较为接近地面的固定的空中平台，用于近地面和低空的遥感观测。飞机是航空遥感中广泛使用的一种运载工具，它可以携带多种传感器，主要有航空摄影机、扫描仪和机载侧视雷达等。用作传感器工作平台的主要有轻型低空飞机、重型飞机、直升飞机和无线电遥控的无人驾驶飞机。
三.航空摄影测量与遥感技术应用