本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee的礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤炭是中國能源結(jié)構(gòu)中的主體能源。但煤礦事故頻繁發(fā)生，經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡慘重。這是由于我國煤炭行業(yè)安全體制不健全，監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備相對落后，使得重要信息不能快速地獲得，，系統(tǒng)不能及時地發(fā)生警報(bào)和采取應(yīng)對措施而造成的。目前，大多數(shù)礦井使用有線的安全監(jiān)測系統(tǒng)，傳輸網(wǎng)絡(luò)布線復(fù)雜，維護(hù)成本高，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)固定，滿足不了井下工作面的動態(tài)變化要求，易出現(xiàn)監(jiān)測盲區(qū)；而無線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)用到實(shí)際中的不多。因此結(jié)合一種穩(wěn)定可靠的無線傳輸方式，組建較完善的安全監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)井下環(huán)境的實(shí)時監(jiān)測已經(jīng)追在眉睫。 ZigBee技術(shù)是一種新興的近距離、低速率、低成本、低功耗的無線通信技術(shù)，使用世界通用免申請的2.4GHz頻段。它具有很強(qiáng)的自組織能力和很高的安全性，非常適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。本文提出基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)的總體方案，該系統(tǒng)采用ZigBee技術(shù)建立無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。在ZigBee協(xié)議基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟硬件的設(shè)計(jì)，然后下載相應(yīng)的軟件程序到各節(jié)點(diǎn)的主芯片CC2530中，完成網(wǎng)絡(luò)組建。最后通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對井下溫濕度、氣體濃度等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。還可對被測信息做上限值設(shè)置，如果傳感器模塊所測數(shù)據(jù)達(dá)到所設(shè)值，系統(tǒng)可以及時的發(fā)出警報(bào)。 本文最后在實(shí)驗(yàn)室搭建了一個由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、一個路由器和兩個終端節(jié)點(diǎn)組成的樹型網(wǎng)絡(luò)簡易實(shí)驗(yàn)平臺。本實(shí)驗(yàn)通過網(wǎng)絡(luò)終端采集室內(nèi)溫度和濕度，來對該監(jiān)測系統(tǒng)方案做了簡單的測試驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸快速，穩(wěn)定性好，且組網(wǎng)靈活，功耗低，具有較高實(shí)用價值。將系統(tǒng)方案進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整后，可應(yīng)用于不同環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對環(huán)境多種信息的實(shí)時監(jiān)測。
【關(guān)鍵詞】：監(jiān)測系統(tǒng) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) ZigBee技術(shù) CC2530
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TN929.5;TD76
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展及研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展研究與應(yīng)用13-17
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容及安排17-18
• 2 ZigBee 技術(shù)18-33
• 2.1 Zigbee 技術(shù)簡述18-19
• 2.2 ZigBee 協(xié)議19-21
• 2.3 ZigBee 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層21-30
• 2.3.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型21-23
• 2.3.2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)23-24
• 2.3.3 建立和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)24-28
• 2.3.4 編址28-29
• 2.3.5 網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)通信29-30
• 2.4 ZigBee 協(xié)議的應(yīng)用層30-33
• 2.4.1 設(shè)備和服務(wù)發(fā)現(xiàn)30-31
• 2.4.2 綁定管理31
• 2.4.3 網(wǎng)絡(luò)管理31-32
• 2.4.4 OSAL 操作系統(tǒng)32-33
• 3 煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)33-40
• 3.1 系統(tǒng)需求分析33-35
• 3.1.1 井下環(huán)境考察分析33-34
• 3.1.2 建立網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析34-35
• 3.2 監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案35-37
• 3.3 簡化的監(jiān)測系統(tǒng)原理框圖37-38
• 3.4 軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求38-40
• 4 監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)40-54
• 4.1 ZigBee 硬件平臺40-45
• 4.2 傳感器的選擇及其電路設(shè)計(jì)45-50
• 4.2.1 溫濕度傳感器45-48
• 4.2.2 瓦斯傳感器48-50
• 4.3 網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)50-54
• 4.3.1 終端節(jié)點(diǎn)50-51
• 4.3.2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和路由器節(jié)點(diǎn)51-54
• 5 監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)54-64
• 5.1 ZigBee 軟件開發(fā)平臺簡介54-57
• 5.1.1 IAR Embedded Workbench 開發(fā)環(huán)境54-55
• 5.1.2 ZigBee2007 協(xié)議棧55-57
• 5.1.3 TI Flash Programmer 燒寫軟件57
• 5.2 軟件程序設(shè)計(jì)57-64
• 5.2.1 總體設(shè)計(jì)57-58
• 5.2.2 終端節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)58-60
• 5.2.3 路由器節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)60-62
• 5.2.4 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器程序設(shè)計(jì)62-64
• 6 系統(tǒng)測試及結(jié)果分析64-68
• 6.1 系統(tǒng)測試64-66
• 6.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)及分析66-68
• 7 總結(jié)與展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果74-75
• 致謝75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：394200