本文關鍵詞：基于WSN的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)研究與開發(fā)

  更多相關文章： 煤礦安全 監(jiān)控系統(tǒng) CC2530 無線傳感器網(wǎng)絡 ZigBee

【摘要】：煤炭是中國能源結構中的主體能源。煤炭開采過程中,采掘工作面溫度、濕度和瓦斯?jié)舛鹊拳h(huán)境信息的實時監(jiān)控是影響煤礦生產(chǎn)安全的重要因素。本文依托“開灤(集團)有限責任公司煤礦安全生產(chǎn)重大技術升級攻關項目”,開發(fā)出基于無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)。有效解決因采用有線方式傳輸所帶來的布線復雜、維護成本高、監(jiān)測盲區(qū)等問題,實現(xiàn)煤礦井下溫濕度和瓦斯?jié)舛鹊臒o線監(jiān)控要求,降低了煤炭開采過程中事故發(fā)生概率,提高了煤礦生產(chǎn)安全性。根據(jù)項目要求和煤礦安全監(jiān)控相關資料,本文首先設計出基于WSN技術的監(jiān)控系統(tǒng)整體框架結構;其次分析研究了ZigBee無線通訊協(xié)議及無線傳輸芯片CC2530的功能和特點,并對所需傳感器和相關元件選型;進一步完成監(jiān)控系統(tǒng)中網(wǎng)絡協(xié)調器節(jié)點、路由器節(jié)點、終端節(jié)點三部分硬件電路搭建和軟件程序設計,構建出完整的無線監(jiān)控系統(tǒng)模型。為確保本次開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)模型能真正應用到煤礦實際生產(chǎn)中,將此系統(tǒng)模型放在煤礦實際環(huán)境中測試:首先利用串口調試軟件和Z-Sensor Monitor網(wǎng)絡監(jiān)控軟件,對系統(tǒng)網(wǎng)絡組建和各節(jié)點間無線通信等基本功能測試,并將監(jiān)控過程動態(tài)顯示;其次通過具體性能測試,評估和分析出本系統(tǒng)最大可靠傳輸距離。通過實地測試及性能分析結果,表明本系統(tǒng)能夠實現(xiàn)煤礦井下溫、濕度和瓦斯?jié)舛鹊臒o線監(jiān)控要求,該系統(tǒng)的開發(fā)為煤礦井下布局完整的無線監(jiān)控網(wǎng)絡奠定了基礎,提高了煤礦生產(chǎn)安全性。
【關鍵詞】：煤礦安全 監(jiān)控系統(tǒng) CC2530 無線傳感器網(wǎng)絡 ZigBee
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD76;TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-12
• 1.1 課題研究的意義8
• 1.2 國內(nèi)外煤礦安全監(jiān)控研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢8-9
• 1.3 WSN技術在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中的研究9-10
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容10-12
• 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡技術12-20
• 2.1 WSN技術概述12-13
• 2.2 WSN技術發(fā)展及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 2.3 無線傳感器的應用14
• 2.4 ZIGBEE簡述14-15
• 2.4.1 IEEE 802.15.4 協(xié)議14-15
• 2.4.2 ZIGBEE技術概念及其特點15
• 2.4.3 ZIGBEE技術與其它無線通訊技術的比較15
• 2.5 ZIGBEE協(xié)議規(guī)范15-17
• 2.6 ZIGBEE網(wǎng)絡特性17-18
• 2.6.1 ZIGBEE網(wǎng)絡設備17
• 2.6.2 ZIGBEE網(wǎng)絡拓撲17-18
• 2.7 本章小結18-20
• 第三章 監(jiān)控系統(tǒng)總體設計方案和元器件選型20-28
• 3.1 監(jiān)控系統(tǒng)總體方案20-21
• 3.2 元器件選型及介紹21-26
• 3.2.1 主芯片CC253021-23
• 3.2.2 射頻前端芯片CC259123
• 3.2.3 溫濕度傳感器DHT1123-25
• 3.2.4 瓦斯傳感器MJC4/3.0L25-26
• 3.3 本章小結26-28
• 第四章 監(jiān)控系統(tǒng)各節(jié)點硬件電路設計28-40
• 4.1 終端節(jié)點硬件電路設計28-35
• 4.1.1 射頻差分信號線電路設計28-30
• 4.1.2 CC2591與外接天線的連接電路設計30-31
• 4.1.3 晶振電路設計31-33
• 4.1.4 電源電路設計33
• 4.1.5 JTAG接.電路和復位電路設計33-34
• 4.1.6 LED電路設計34-35
• 4.2 網(wǎng)絡協(xié)調器節(jié)點硬件電路設計35-37
• 4.3 路由器節(jié)點硬件電路設計37-38
• 4.4 本章小結38-40
• 第五章 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計40-50
• 5.1 監(jiān)控系統(tǒng)軟件總體方案設計40-41
• 5.1.1 煤礦井下安全監(jiān)控功能需求分析40
• 5.1.2 無線監(jiān)控軟件系統(tǒng)組成40-41
• 5.2 監(jiān)控系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺介紹41-44
• 5.2.1 IAR EMBEDDED WORKBENCH軟件開發(fā)環(huán)境41-42
• 5.2.2 Z-STACK協(xié)議棧42-43
• 5.2.3 TI FLASH PROGRAMMER燒寫軟件43-44
• 5.2.4 Z-SENSOR MONITOR監(jiān)控軟件44
• 5.3 節(jié)點軟件程序設計44-49
• 5.3.1 網(wǎng)絡協(xié)調器軟件程序設計44-45
• 5.3.2 路由器節(jié)點軟件程序設計45-46
• 5.3.3 終端節(jié)點軟件程序設計46-49
• 5.4 本章小結49-50
• 第六章 現(xiàn)場測試及性能分析50-56
• 6.1 系統(tǒng)性能分析50-53
• 6.2 最大可靠傳輸距離測試53-54
• 6.2.1 障礙傳輸性能測試53-54
• 6.2.2 通訊距離與丟包率性能測試54
• 6.3 本章小結54-56
• 第七章 總結與展望56-58
• 參考文獻58-60
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果60-62
• 致謝62

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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3 孔祥濤;林明星;周生良;楊文豪;;基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡的扭矩監(jiān)測系統(tǒng)的設計[J];機床與液壓;2014年11期

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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2 李小博;基于ZigBee網(wǎng)絡的智能變電站測溫系統(tǒng)[D];西安工程大學;2012年

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本文編號：874155