本文關(guān)鍵詞：基于ANT技術(shù)的井下瓦斯監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè) 安全預(yù)警 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) ANT技術(shù)

【摘要】：煤礦作為我國(guó)的主要能源，每年開采量都很大，但是由于煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)的不完善或者性能不高等問題，每年因井下瓦斯爆炸等事故造成的人員傷亡很多，因此為了保障井下工作人員的生命安全和礦企的正常運(yùn)作，設(shè)計(jì)新型的井下安全預(yù)警系統(tǒng)迫在眉睫。目前所使用的安全預(yù)警系統(tǒng)，大多都存在投資大、布線復(fù)雜、維護(hù)困難、使用壽命短等問題。本文根據(jù)以上所存在的問題，設(shè)計(jì)了一種基于ANT技術(shù)的井下瓦斯監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的瓦斯?jié)舛�，進(jìn)行不同等級(jí)的報(bào)警，同時(shí)該系統(tǒng)經(jīng)過擴(kuò)展之后，也可以與在通風(fēng)排氣、井下排水等安全措施銜接起來。 在對(duì)目前國(guó)內(nèi)外技術(shù)的學(xué)習(xí)研究基礎(chǔ)上，文章根據(jù)井下的特殊環(huán)境以及系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計(jì)了由一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)、三個(gè)瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點(diǎn)和地面監(jiān)控中心組成的瓦斯監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)。瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)對(duì)井下瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)的采集，采集完畢后發(fā)送給井下同一ANT無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)則采用多跳的通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，最終由地面匯聚節(jié)點(diǎn)將瓦斯?jié)舛刃畔魉徒o上位機(jī)，上位機(jī)則利用軟件對(duì)瓦斯?jié)舛刃畔⑦M(jìn)行讀取、保存并且可以根據(jù)不同的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行不同等級(jí)的報(bào)警。 瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點(diǎn)主要包括ANT通信模塊、MSP430F149處理器、KGS-20傳感器、電源模塊等。充分考慮到了井下特殊環(huán)境因素，所以進(jìn)行了低功耗的設(shè)計(jì)，使瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點(diǎn)在正常工作的狀態(tài)下，，電能耗費(fèi)最低。匯聚節(jié)點(diǎn)大體與瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點(diǎn)組成相同，主要負(fù)責(zé)與上位機(jī)通聯(lián)。上位機(jī)軟件是通過Visual Basic6.0軟件進(jìn)行編寫的，可直觀的對(duì)系統(tǒng)中三個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)行觀測(cè)以及將采集的數(shù)據(jù)保存等功能。最后通過對(duì)軟件的調(diào)試以及硬件的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，其設(shè)計(jì)基本符合要求，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸功能，并能夠針對(duì)不同的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行不同等級(jí)的多級(jí)報(bào)警。
【關(guān)鍵詞】：瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè) 安全預(yù)警 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) ANT技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD712;TP277
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 主要內(nèi)容和章節(jié)安排14-15
• 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)15-30
• 2.1 系統(tǒng)需求分析及設(shè)計(jì)原則15-16
• 2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案16-18
• 2.3 系統(tǒng)分塊方案設(shè)計(jì)18-22
• 2.3.1 基于 ANT 技術(shù)的瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)18-20
• 2.3.2 基于瓦斯?jié)舛刃畔㈩A(yù)警系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)20-22
• 2.4 ANT 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)22-28
• 2.4.1 ANT 技術(shù)特點(diǎn)22
• 2.4.2 ANT 協(xié)議框架及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)22-23
• 2.4.3 ANT 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究分析23-26
• 2.4.4 ANT 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26-27
• 2.4.5 ANT 數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-30
• 3 基于 ANT 技術(shù)的井下瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)30-59
• 3.1 系統(tǒng)關(guān)鍵模塊的選擇30-33
• 3.2 瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)33-39
• 3.2.1 瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)33-34
• 3.2.2 主控模塊設(shè)計(jì)34-35
• 3.2.3 ANT 通信模塊設(shè)計(jì)35-37
• 3.2.4 傳感器模塊設(shè)計(jì)37
• 3.2.5 天線設(shè)計(jì)37-38
• 3.2.6 JTAG 接口電路設(shè)計(jì)38-39
• 3.3 匯聚節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)39-45
• 3.3.1 匯聚節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)39
• 3.3.2 主控模塊電路設(shè)計(jì)39-40
• 3.3.3 ANT 通信模塊電路設(shè)計(jì)40-42
• 3.3.4 串口通信電路設(shè)計(jì)42
• 3.3.5 電源模塊設(shè)計(jì)42-43
• 3.3.6 PCB 圖設(shè)計(jì)43-44
• 3.3.7 硬件測(cè)試44-45
• 3.4 瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)45-56
• 3.4.1 瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)45-46
• 3.4.2 初始化序設(shè)計(jì)46-49
• 3.4.3 驅(qū)動(dòng)層設(shè)計(jì)49-53
• 3.4.4 接口層設(shè)計(jì)53-55
• 3.4.5 應(yīng)用層設(shè)計(jì)55-56
• 3.5 匯聚節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)56-58
• 3.5.1 匯聚節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)56-57
• 3.5.2 匯聚節(jié)點(diǎn)軟件的實(shí)現(xiàn)57-58
• 3.6 本章小結(jié)58-59
• 4 基于瓦斯?jié)舛刃畔㈩A(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)59-70
• 4.1 模糊模式識(shí)別和專家系統(tǒng)基本原理59-62
• 4.1.1 模糊模式識(shí)別基本原理59-60
• 4.1.2 專家系統(tǒng)基本原理60-62
• 4.2 模糊模式識(shí)別專家系統(tǒng)的模型建立62-64
• 4.3 基于瓦斯?jié)舛刃畔㈩A(yù)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)64-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 5 系統(tǒng)測(cè)試70-78
• 5.1 測(cè)試方案70
• 5.2 系統(tǒng)軟件測(cè)試70-72
• 5.3 系統(tǒng)硬件測(cè)試72-77
• 5.3.1 系統(tǒng)通聯(lián)測(cè)試73-74
• 5.3.2 瓦斯?jié)舛炔杉瘻y(cè)試74-77
• 5.3.3 功耗分析77
• 5.3.4 通信距離的測(cè)試77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 6 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 全文工作總結(jié)78-79
• 6.2 研究展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得研究成果84-85
• 致謝85-86

【參考文獻(xiàn)】

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