本文關(guān)鍵詞：煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)中傳感器節(jié)點研究與設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤礦作為我國經(jīng)濟建設(shè)重要的資源，煤礦工業(yè)的安全生產(chǎn)一直是國內(nèi)外煤炭開采工程最為關(guān)注的問題。由于井下環(huán)境復(fù)雜，我國煤礦事故頻發(fā)。現(xiàn)在大多數(shù)煤礦井下監(jiān)測系統(tǒng)在實際運行時采用有線方式布線，這就會出現(xiàn)傳輸線纜布線困難、監(jiān)測范圍小、電磁干擾強度大、系統(tǒng)的價格和維護成本高，同時還存在耗能多、擴展性差等問題。因此為煤炭行業(yè)設(shè)計可靠安全的煤礦預(yù)警系統(tǒng)，對于煤礦安全來說非常重要。利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)中的傳感器節(jié)點，組網(wǎng)靈活，解決有線傳輸帶來的不足，及時掌握井下環(huán)境因素，預(yù)防事故發(fā)生，減少不必要傷亡。 根據(jù)煤礦井下具體要求，對傳感器節(jié)點進行總體方案設(shè)計，主要分為四個模塊。其中主要是處理器模塊、傳感器模塊、無線通信模塊和電源模塊。處理器模塊選用意法半導(dǎo)體公司的STM32W108，，其內(nèi)置ARM Cortex-M3微處理器，它有32位高性能的內(nèi)核，使用ARMThumb2指令集。具有高性能、低功耗、高內(nèi)存利用率的特點。無線射頻模塊用STM32W108進行數(shù)據(jù)傳輸，應(yīng)用ZigBee協(xié)議在各傳感器節(jié)點間進行數(shù)據(jù)傳輸。傳感器節(jié)點中采用數(shù)字溫濕度傳感器DHT22進行溫濕度采集，瓦斯傳感器選用MJC/3.0L型氣敏元件傳感器。電源管理芯片選用TI的TPS73230DBVT和TPS73233DBVT，通過對電路的低功耗設(shè)計分別為瓦斯傳感器和處理器芯片、溫濕度傳感器提供電源。 以IAR System公司為ARM微處理器開發(fā)的IAR EWARM為開發(fā)平臺，以TI公司的ZigBee協(xié)議棧為基礎(chǔ)，對傳感器節(jié)點進行軟件設(shè)計。最終實現(xiàn)了對煤礦井下環(huán)境參數(shù)的采集，該傳感器具有較強的可移植性，對節(jié)點的增減也十分方便。以溫度參量為實驗對象，通過對節(jié)點測試采集的數(shù)據(jù)進行分析，表明此傳感器節(jié)點具有可行性，穩(wěn)定性和可靠性。
【關(guān)鍵詞】：煤礦安全 傳感器節(jié)點 STM32W108 ZigBee 低功耗
【學(xué)位授予單位】：河北聯(lián)合大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD76;TP212
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 注釋說明清單11-12
• 引言12-14
• 第1章 緒論14-21
• 1.1 選題的背景及意義14-15
• 1.2 煤礦安全生產(chǎn)預(yù)警系統(tǒng)的國內(nèi)外概況及存在問題15-18
• 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 研究內(nèi)容20-21
• 第2章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和 ZigBee 技術(shù)21-31
• 2.1 無線傳輸技術(shù)21-23
• 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論23-25
• 2.3 ZigBee 協(xié)議結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)配置25-30
• 2.3.1 ZigBee 協(xié)議26-28
• 2.3.2 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)配置28-30
• 2.4 ZigBee 協(xié)議與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的融合30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)中傳感器節(jié)點總體設(shè)計31-36
• 3.1 煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)整體構(gòu)架31-32
• 3.2 傳感器節(jié)點設(shè)計需求分析32-34
• 3.2.1 井下環(huán)境分析32-34
• 3.2.2 建立網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析34
• 3.3 軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計要求34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 傳感器節(jié)點硬件設(shè)計36-59
• 4.1 處理器選型36-41
• 4.1.1 選型需求分析36-38
• 4.1.2 STM32W108 單片機38-39
• 4.1.3 無線應(yīng)用模塊39-41
• 4.2 傳感器節(jié)點總體結(jié)構(gòu)設(shè)計41-42
• 4.3 無線通信模塊外圍電路設(shè)計42-48
• 4.4 傳感器模塊設(shè)計48-55
• 4.4.1 溫濕度采集電路48-49
• 4.4.2 瓦斯?jié)舛炔杉娐?/span>49-54
• 4.4.3 傳感器節(jié)點擴展插槽54-55
• 4.5 語音報警電路設(shè)計55
• 4.6 電源模塊55-57
• 4.7 硬件抗干擾措施57-58
• 4.8 本章小結(jié)58-59
• 第5章 傳感器節(jié)點軟件設(shè)計59-69
• 5.1 軟件開發(fā)工具59-61
• 5.2 節(jié)點間的無線通信61-64
• 5.3 數(shù)字濾波算法64-65
• 5.4 傳感器模塊程序設(shè)計65-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 第6章 節(jié)點綜合測試與數(shù)據(jù)分析69-74
• 6.1 調(diào)試系統(tǒng)69-70
• 6.2 點對點測試過程和數(shù)據(jù)分析70-73
• 6.2.1 測試條件70
• 6.2.2 測試過程70-72
• 6.2.3 測試數(shù)據(jù)72-73
• 6.3 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-76
• 參考文獻76-80
• 附錄A 傳感器節(jié)點主程序80-85
• 致謝85-87
• 導(dǎo)師簡介87-88
• 作者簡介88-89
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集89

【參考文獻】

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本文編號：368045