發(fā)布時間：2017-08-11 08:02

  本文關鍵詞：基于ANT技術的井下瓦斯監(jiān)測與預警系統(tǒng)設計

  更多相關文章： 瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測 安全預警 無線傳感器網(wǎng)絡 ANT技術

【摘要】：煤礦作為我國的主要能源，每年開采量都很大，但是由于煤礦安全預警系統(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作，設計新型的井下安全預警系統(tǒng)迫在眉睫。目前所使用的安全預警系統(tǒng)，大多都存在投資大、布線復雜、維護困難、使用壽命短等問題。本文根據(jù)以上所存在的問題，設計了一種基于ANT技術的井下瓦斯監(jiān)測與預警系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的瓦斯?jié)舛�，進行不同等級的報警，同時該系統(tǒng)經(jīng)過擴展之后，也可以與在通風排氣、井下排水等安全措施銜接起來。 在對目前國內(nèi)外技術的學習研究基礎上，文章根據(jù)井下的特殊環(huán)境以及系統(tǒng)的功能要求，設計了由一個匯聚節(jié)點、三個瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點和地面監(jiān)控中心組成的瓦斯監(jiān)測與預警系統(tǒng)。瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點負責對井下瓦斯?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)絡中的匯聚節(jié)點，匯聚節(jié)點則采用多跳的通信方式進行數(shù)據(jù)傳輸，最終由地面匯聚節(jié)點將瓦斯?jié)舛刃畔魉徒o上位機，上位機則利用軟件對瓦斯?jié)舛刃畔⑦M行讀取、保存并且可以根據(jù)不同的瓦斯?jié)舛冗M行不同等級的報警。 瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點主要包括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，所以進行了低功耗的設計，使瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點在正常工作的狀態(tài)下，，電能耗費最低。匯聚節(jié)點大體與瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點組成相同，主要負責與上位機通聯(lián)。上位機軟件是通過Visual Basic6.0軟件進行編寫的，可直觀的對系統(tǒng)中三個傳感器節(jié)點狀態(tài)進行觀測以及將采集的數(shù)據(jù)保存等功能。最后通過對軟件的調(diào)試以及硬件的測試發(fā)現(xiàn)，其設計基本符合要求，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸功能，并能夠針對不同的瓦斯?jié)舛冗M行不同等級的多級報警。
【關鍵詞】：瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測 安全預警 無線傳感器網(wǎng)絡 ANT技術
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 煤礦安全預警系統(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)總體設計15-30
• 2.1 系統(tǒng)需求分析及設計原則15-16
• 2.2 系統(tǒng)總體設計方案16-18
• 2.3 系統(tǒng)分塊方案設計18-22
• 2.3.1 基于 ANT 技術的瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的方案設計18-20
• 2.3.2 基于瓦斯?jié)舛刃畔㈩A警系統(tǒng)的方案設計20-22
• 2.4 ANT 網(wǎng)絡協(xié)議設計22-28
• 2.4.1 ANT 技術特點22
• 2.4.2 ANT 協(xié)議框架及網(wǎng)絡拓撲結構22-23
• 2.4.3 ANT 網(wǎng)絡協(xié)議的研究分析23-26
• 2.4.4 ANT 網(wǎng)絡拓撲結構設計26-27
• 2.4.5 ANT 數(shù)據(jù)包結構設計27-28
• 2.5 本章小結28-30
• 3 基于 ANT 技術的井下瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的設計30-59
• 3.1 系統(tǒng)關鍵模塊的選擇30-33
• 3.2 瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點硬件設計33-39
• 3.2.1 瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點結構33-34
• 3.2.2 主控模塊設計34-35
• 3.2.3 ANT 通信模塊設計35-37
• 3.2.4 傳感器模塊設計37
• 3.2.5 天線設計37-38
• 3.2.6 JTAG 接口電路設計38-39
• 3.3 匯聚節(jié)點硬件設計39-45
• 3.3.1 匯聚節(jié)點結構39
• 3.3.2 主控模塊電路設計39-40
• 3.3.3 ANT 通信模塊電路設計40-42
• 3.3.4 串口通信電路設計42
• 3.3.5 電源模塊設計42-43
• 3.3.6 PCB 圖設計43-44
• 3.3.7 硬件測試44-45
• 3.4 瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點軟件設計45-56
• 3.4.1 瓦斯?jié)舛炔杉?jié)點軟件結構設計45-46
• 3.4.2 初始化序設計46-49
• 3.4.3 驅動層設計49-53
• 3.4.4 接口層設計53-55
• 3.4.5 應用層設計55-56
• 3.5 匯聚節(jié)點軟件設計56-58
• 3.5.1 匯聚節(jié)點軟件結構設計56-57
• 3.5.2 匯聚節(jié)點軟件的實現(xiàn)57-58
• 3.6 本章小結58-59
• 4 基于瓦斯?jié)舛刃畔㈩A警系統(tǒng)的設計59-70
• 4.1 模糊模式識別和專家系統(tǒng)基本原理59-62
• 4.1.1 模糊模式識別基本原理59-60
• 4.1.2 專家系統(tǒng)基本原理60-62
• 4.2 模糊模式識別專家系統(tǒng)的模型建立62-64
• 4.3 基于瓦斯?jié)舛刃畔㈩A警系統(tǒng)的實現(xiàn)64-69
• 4.4 本章小結69-70
• 5 系統(tǒng)測試70-78
• 5.1 測試方案70
• 5.2 系統(tǒng)軟件測試70-72
• 5.3 系統(tǒng)硬件測試72-77
• 5.3.1 系統(tǒng)通聯(lián)測試73-74
• 5.3.2 瓦斯?jié)舛炔杉瘻y試74-77
• 5.3.3 功耗分析77
• 5.3.4 通信距離的測試77
• 5.4 本章小結77-78
• 6 總結與展望78-80
• 6.1 全文工作總結78-79
• 6.2 研究展望79-80
• 參考文獻80-84
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及所取得研究成果84-85
• 致謝85-86

【參考文獻】

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本文編號：654983