本文關(guān)鍵詞：基于STM32和ZigBee技術(shù)的豎井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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【摘要】：我國(guó)各種礦產(chǎn)資源豐富,但地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,開(kāi)發(fā)難度較大,井下透水及瓦斯爆炸等安全事故頻發(fā)。而且隨著現(xiàn)代化設(shè)備的不斷裝備,深井開(kāi)采趨勢(shì)的不斷加深,礦井生產(chǎn)又面臨許多新的技術(shù)安全問(wèn)題,使礦井生產(chǎn)中的安全問(wèn)題復(fù)雜化。利用傳感器技術(shù)及無(wú)線通訊技術(shù)可實(shí)現(xiàn)各種環(huán)境數(shù)據(jù)的有效監(jiān)測(cè),從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到災(zāi)害的發(fā)生并有效降低帶來(lái)的損失。井下監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)疑對(duì)井下高效、安全生產(chǎn)具有重大意義。發(fā)展井下安全監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)井下安全生產(chǎn)的必要途徑。論文以豎井為設(shè)計(jì)環(huán)境,結(jié)合監(jiān)測(cè)目標(biāo)設(shè)計(jì)了以井下實(shí)時(shí)測(cè)距為核心的集井下溫濕度、可燃?xì)怏w濃度、氣壓數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸于一體的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。滿足了井下各項(xiàng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和特殊狀況下的報(bào)警要求,為煤炭、石油等礦井的安全生產(chǎn)提供了有力的保障。本設(shè)計(jì)的主要工作有:(1)設(shè)計(jì)了豎井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。根據(jù)豎井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求做了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮了設(shè)計(jì)的合理性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性等多方面的因素,對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)方案做了分析和說(shuō)明。具體完成了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì),以及傳感器的采集數(shù)據(jù)、ZigBee組網(wǎng)、上位機(jī)顯示等軟件設(shè)計(jì)。(2)搭建了模擬豎井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在實(shí)驗(yàn)室搭建了一個(gè)測(cè)量溫濕度、可燃?xì)怏w濃度、氣壓和下井平臺(tái)測(cè)距的系統(tǒng)裝置,對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的溫度、濕度、可燃?xì)怏w濃度、氣壓及模擬下井平臺(tái)測(cè)距這五個(gè)參數(shù)進(jìn)行了測(cè)量。當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定的最大或最小范圍時(shí),設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。通過(guò)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的、準(zhǔn)確的傳輸并送到上位機(jī)顯示。(3)進(jìn)行了豎井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能測(cè)試。分塊測(cè)試收集和分析了各項(xiàng)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了各項(xiàng)功能的可行性,并做了測(cè)距關(guān)鍵部分的誤差分析,整體測(cè)試結(jié)果表明設(shè)計(jì)系統(tǒng)滿足應(yīng)用要求。
【關(guān)鍵詞】：豎井 WSN STM32 ZigBee 井下測(cè)距
【學(xué)位授予單位】：西北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD175
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 引言9
• 1.2 研究背景及意義9-10
• 1.3 井下監(jiān)測(cè)系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.3.1 國(guó)外發(fā)展概況10-11
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展概況11-12
• 1.4 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的研究和發(fā)展12-14
• 1.5 論文的主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第2章 ZigBee技術(shù)16-24
• 2.1 Zigbee技術(shù)簡(jiǎn)述16
• 2.2 ZigBee和其它通信技術(shù)比較16-17
• 2.3 ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)17-21
• 2.3.1 物理層（PHY）18-19
• 2.3.2 介質(zhì)訪問(wèn)控制層（MAC）19
• 2.3.3 網(wǎng)絡(luò)層（NWK）19-20
• 2.3.4 應(yīng)用層（APL）20-21
• 2.4 ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)21-22
• 2.5 Z-Stack協(xié)議棧及其工作流程22-23
• 2.6 本章小結(jié)23-24
• 第3章 總體設(shè)計(jì)24-29
• 3.1 系統(tǒng)的需求分析24
• 3.2 系統(tǒng)的技術(shù)分析24-26
• 3.2.1 信息傳輸系統(tǒng)分析24-25
• 3.2.2 傳感器采集分析25
• 3.2.3 下井平臺(tái)測(cè)距功能的分析25
• 3.2.4 系統(tǒng)供電及功耗分析25-26
• 3.2.5 系統(tǒng)防干擾分析26
• 3.3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案26-27
• 3.4 井下測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)27-28
• 3.5 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析28
• 3.6 系統(tǒng)擬達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)28
• 3.7 本章小結(jié)28-29
• 第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)29-42
• 4.1 處理器模塊設(shè)計(jì)29-32
• 4.2 無(wú)線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)32-35
• 4.3 傳感器模塊的設(shè)計(jì)35-39
• 4.3.1 溫濕度傳感器35-36
• 4.3.2 可燃?xì)怏w傳感器36-38
• 4.3.3 氣壓傳感器38-39
• 4.4 液晶顯示模塊39-40
• 4.5 聲光報(bào)警模塊40
• 4.6 電源管理模塊設(shè)計(jì)40-41
• 4.7 本章小結(jié)41-42
• 第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)42-54
• 5.1 下位系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹42-43
• 5.2 下位機(jī)主程序設(shè)計(jì)43-44
• 5.3 串行口軟件設(shè)計(jì)44-45
• 5.4 液晶屏顯示軟件設(shè)計(jì)45-46
• 5.5 傳感器采集軟件設(shè)計(jì)46-48
• 5.5.1 DHT22采集部分46
• 5.5.2 MQ9采集部分46-47
• 5.5.3 BMP085采集部分47-48
• 5.6 下井平臺(tái)測(cè)距數(shù)字濾波算法48-50
• 5.7 ZigBee組網(wǎng)軟件設(shè)計(jì)50-52
• 5.7.1 終端節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)50-51
• 5.7.2 路由器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)51
• 5.7.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器軟件設(shè)計(jì)51-52
• 5.8 上位系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境及流程介紹52
• 5.9 上位機(jī)軟件界面展示52-53
• 5.10 本章小結(jié)53-54
• 第6章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示54-62
• 6.1 測(cè)試條件與環(huán)境54
• 6.2 傳感器模塊測(cè)試54-58
• 6.2.1 溫濕度采集情況54-55
• 6.2.2 可燃?xì)怏w轉(zhuǎn)換情況55
• 6.2.3 氣壓測(cè)距轉(zhuǎn)換情況55-58
• 6.3 無(wú)線通信測(cè)試58
• 6.4 報(bào)警模塊測(cè)試58-59
• 6.5 整體調(diào)試結(jié)果59-61
• 6.6 本章小結(jié)61-62
• 第7章 總結(jié)與展望62-64
• 7.1 總結(jié)62-63
• 7.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67

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