人類的生存與發(fā)展離不開能源的支持,煤礦資源作為重要的能源之一在其中發(fā)揮著非常重要的作用。根據(jù)近年來煤礦事故死亡統(tǒng)計分析可知,瓦斯事故與以前相比已經(jīng)越來越少,但仍有發(fā)生。由于礦區(qū)具有地質(zhì)條件比較復(fù)雜、煤層很軟、井下瓦斯含量高所以經(jīng)常會產(chǎn)生一些突出危險等特點,這極大的阻礙了采煤的進(jìn)程。盡管隨著綜合機械化采煤的迅速發(fā)展,從一定程度上加快了采礦區(qū)回采工作面的推進(jìn)速度,但與此同時工作面瓦斯涌出量也急劇增加,從而造成瓦斯超限現(xiàn)象也常常會有發(fā)生。為了解決以上問題,本文在設(shè)計中特意將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)引入綜采面的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)中,這對提高系統(tǒng)的可靠性,保障煤礦的安全高效生產(chǎn)具有重要的意義。本文首先對井下與井上兩個部分進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計。井下部分主要實現(xiàn)的是數(shù)據(jù)采集功能。在底層節(jié)點中使用的是CC2530Zig Bee節(jié)點,其支持Zig Bee協(xié)議,通過將CO、瓦斯、甲烷和氣壓等傳感器與其進(jìn)行連接,可以實現(xiàn)對CO、瓦斯、甲烷等氣體濃度的采集,并使用以Zig Bee技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能,同時又引入了瓦斯的涌出規(guī)律,有利于與后期終端收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,預(yù)防瓦斯突出...

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 瓦斯防控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 論文的研究內(nèi)容
    1.4 本文的組織結(jié)構(gòu)
2 綜采面瓦斯防控技術(shù)的研究
    2.1 防控系統(tǒng)的需求分析
    2.2 綜采面的系統(tǒng)組成
    2.3 井下瓦斯涌出情況預(yù)判分析
        2.3.1 瓦斯預(yù)判分析
        2.3.2 瓦斯涌出預(yù)判分析
    2.4 瓦斯防控的目標(biāo)與原則
    2.5 瓦斯防控總體架構(gòu)
    2.6 本章小結(jié)
3 瓦斯防控技術(shù)的節(jié)點硬件設(shè)計
    3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和特點
    3.2 回采工作面瓦斯監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
    3.3 系統(tǒng)節(jié)點硬件設(shè)計
        3.3.1 硬件設(shè)計框架
        3.3.2 節(jié)點芯片的介紹
        3.3.3 無線通信模塊硬件設(shè)計部分
    3.4 傳感器節(jié)點介紹
        3.4.1 瓦斯傳感器
        3.4.2 溫濕度傳感器
    3.5 網(wǎng)關(guān)節(jié)點模塊設(shè)計
        3.5.1 網(wǎng)關(guān)的概況
        3.5.2 電源電路
        3.5.3 系統(tǒng)復(fù)位電路
        3.5.4 串口電路
        3.5.5 以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換電路
    3.6 匯聚節(jié)點與網(wǎng)關(guān)模塊之間的通信設(shè)計
        3.6.1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
        3.6.2 通信命令設(shè)定
    3.7 本章小結(jié)
4 瓦斯防控技術(shù)節(jié)點軟件設(shè)計
    4.1 軟件的開發(fā)環(huán)境及協(xié)議棧流程設(shè)計
    4.2 軟件總體流程設(shè)計
    4.3 節(jié)點軟件設(shè)計
        4.3.1 匯集節(jié)點的軟件設(shè)計
        4.3.2 普通監(jiān)測節(jié)點軟件設(shè)計
    4.4 本章小結(jié)
5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議
    5.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂扑惴?br>    5.2 Leach路由協(xié)議算法
        5.2.1 簇頭的產(chǎn)生階段
        5.2.2 簇頭的穩(wěn)定階段
    5.3 改進(jìn)的LEACH算法
    5.4 算法仿真及分析
    5.5 本章小結(jié)
6 系統(tǒng)性能測試及分析
    6.1 監(jiān)測節(jié)點組網(wǎng)性能測試
    6.2 監(jiān)測節(jié)點無線通信測試
    6.3 網(wǎng)關(guān)的性能測試
    6.4 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 本文總結(jié)
    7.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介及讀研期間主要科研成果



本文編號：3823348