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

【摘要】：近幾十年我國的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,對能源的需求也日益增多,而對于我國富煤、少油、缺氣的能源現(xiàn)狀,煤炭對我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。近年來隨著煤炭開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大,開采能力不斷提升,工作強(qiáng)度加大,使得礦難事故頻發(fā),不僅影響我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展,同時(shí)也給人們的生命財(cái)產(chǎn)帶來一定的損失。所以,研究開發(fā)出用于井下環(huán)境監(jiān)測的系統(tǒng),來實(shí)時(shí)監(jiān)測井下環(huán)境參數(shù),對于預(yù)防礦難事故,減少事故發(fā)生概率是十分必要的。本設(shè)計(jì)采用無線技術(shù)建立井下通信網(wǎng)絡(luò)來完善井下監(jiān)測系統(tǒng)。將ARM技術(shù)與ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合,采用不同的控制方式,并在吸收融合現(xiàn)在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了ARM處理器和ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用方案。并且融合了TCP/IP和CGI技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對井下環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)的監(jiān)測和管理,有效提高了井下作業(yè)的安全性。本設(shè)計(jì)中安全監(jiān)測系統(tǒng)主要由網(wǎng)關(guān)(主控制器ARM9)、終端設(shè)備、礦井無線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)、外部通訊網(wǎng)絡(luò)四部分組成,其中無線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)包括協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點(diǎn),終端設(shè)備主要負(fù)責(zé)采集礦井可燃?xì)怏w濃度、溫度以及濕度等環(huán)境參數(shù)。網(wǎng)關(guān)部分的硬件平臺采用外設(shè)資源豐富的TQ2440開發(fā)模塊,以三星公司的S3C2440A作為主控芯片,并在上面移植了U-Boot、Linux內(nèi)核、yaffs2文件系統(tǒng)以及Boa與CGI構(gòu)成的Web服務(wù)器等。無線通信部分使用功耗低、性能優(yōu)越的CC2530芯片作為ZigBee無線組網(wǎng)的主控芯片,網(wǎng)絡(luò)中有三種設(shè)備節(jié)點(diǎn):協(xié)調(diào)器用于網(wǎng)絡(luò)的建立和管理、并接收網(wǎng)絡(luò)中各路由節(jié)點(diǎn)的信息;路由器允許其它節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò),并作為協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點(diǎn)通訊橋梁;終端設(shè)備主要用于目標(biāo)區(qū)域的數(shù)據(jù)采集等應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中終端節(jié)點(diǎn)通過DHT11溫濕度傳感器和MQ-2氣體傳感器分別采集井下溫濕度及可燃?xì)怏w濃度等環(huán)境信息。在系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)完成的基礎(chǔ)上,經(jīng)過系統(tǒng)整體功能測試,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,數(shù)據(jù)傳輸正常,實(shí)現(xiàn)了對井下環(huán)境信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：ARM Zig Bee Linux操作系統(tǒng) Web
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD76;TN92
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-14
• 1.1 研究的背景與意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 論文組織結(jié)構(gòu)13-14
• 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)14-25
• 2.1 礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮的因素14
• 2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)14-15
• 2.3 數(shù)據(jù)處理模塊硬件平臺15-21
• 2.3.1 嵌入式處理器15-16
• 2.3.2 S3C2440A處理器16-17
• 2.3.3 TQ2440開發(fā)板接口和資源17-18
• 2.3.4 電源電路18-19
• 2.3.5 JTAG電路19-20
• 2.3.6 USB接口電路20
• 2.3.7 以太網(wǎng)電路20-21
• 2.4 無線通信系統(tǒng)硬件平臺21-24
• 2.4.1 CC2530概述21-22
• 2.4.2 ZigBee硬件開發(fā)平臺22-23
• 2.4.3 電源電路23
• 2.4.4 串口電路23-24
• 2.4.5 調(diào)試接口電路24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 3 嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)25-34
• 3.1 嵌入式開發(fā)平臺建立25-26
• 3.2 Bootloader移植26-27
• 3.2.1 Bootloader概述26-27
• 3.2.2 U-Boot移植27
• 3.3 Linux內(nèi)核的移植27-31
• 3.4 根文件系統(tǒng)的制作與移植31-32
• 3.5 嵌入式Web服務(wù)器Boa的移植32-33
• 3.5.1 WebServer概述32
• 3.5.2 Boa服務(wù)器的移植32-33
• 3.5.3 CGI腳本33
• 3.6 本章小結(jié)33-34
• 4 無線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)34-54
• 4.1 ZigBee概述34-35
• 4.2 ZigBee數(shù)據(jù)類型和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)35-36
• 4.2.1 ZigBee設(shè)備類型35
• 4.2.2 ZigBee拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)35-36
• 4.3 ZigBee協(xié)議框架36-40
• 4.3.1 物理層規(guī)范36-37
• 4.3.2 MAC層規(guī)范37-38
• 4.3.3 網(wǎng)絡(luò)層規(guī)范38-39
• 4.3.4 應(yīng)用層規(guī)范39-40
• 4.4 TI-Zstack軟件架構(gòu)40-43
• 4.4.1 系統(tǒng)初始化40-41
• 4.4.2 執(zhí)行操作系統(tǒng)41-43
• 4.4.3 Z-Stack文件組織43
• 4.5 ZigBee節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)43-49
• 4.5.1 任務(wù)添加與事件處理44-45
• 4.5.2 ZigBee組網(wǎng)45-47
• 4.5.3 數(shù)據(jù)發(fā)送及接收47-49
• 4.6 傳感器程序設(shè)計(jì)49-53
• 4.6.1 DHT11溫濕度傳感器程序設(shè)計(jì)49-52
• 4.6.2 MQ-2 氣體傳感器模塊程序設(shè)計(jì)52-53
• 4.7 本章小結(jié)53-54
• 5 系統(tǒng)功能測試54-57
• 5.1 無線節(jié)點(diǎn)功能測試54
• 5.2 系統(tǒng)總體測試54-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-61
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果61

【相似文獻(xiàn)】

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

本文編號：342034