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越來越少,但仍有發(fā)生。由于礦區(qū)具有地質條件比較復雜、煤層很軟、井下瓦斯含量高所以經常會產生一些突出危險等特點,這極大的阻礙了采煤的進程。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象也常常會有發(fā)生。為了解決以上問題,本文在設計中特意將無線傳感器網絡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具有重要的意義。本文首先對井下與井上兩個部分進行詳細的設計。井下部分主要實現的是數據采集功能。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行連接,可以實現對CO、瓦斯、甲烷等氣體濃度的采集,并使用以Zig Bee技術為基礎構建的無線傳感器網絡對采集的數據進行傳輸,從而實現數據采集功能,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據進行對比分析,預防瓦斯突出...

【文章頁數】：87 頁

【學位級別】：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 國內外發(fā)展現狀
        1.2.1 無線傳感器網絡的發(fā)展現狀
        1.2.2 瓦斯防控技術的發(fā)展現狀
    1.3 論文的研究內容
    1.4 本文的組織結構
2 綜采面瓦斯防控技術的研究
    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判分析
        2.3.1 瓦斯預判分析
        2.3.2 瓦斯涌出預判分析
    2.4 瓦斯防控的目標與原則
    2.5 瓦斯防控總體架構
    2.6 本章小結
3 瓦斯防控技術的節(jié)點硬件設計
    3.1 無線傳感器網絡結構和特點
    3.2 回采工作面瓦斯監(jiān)測無線傳感器網絡系統(tǒng)
    3.3 系統(tǒng)節(jié)點硬件設計
        3.3.1 硬件設計框架
        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 網關節(jié)點模塊設計
        3.5.1 網關的概況
        3.5.2 電源電路
        3.5.3 系統(tǒng)復位電路
        3.5.4 串口電路
        3.5.5 以太網轉換電路
    3.6 匯聚節(jié)點與網關模塊之間的通信設計
        3.6.1 ZigBee網絡體系結構
        3.6.2 通信命令設定
    3.7 本章小結
4 瓦斯防控技術節(jié)點軟件設計
    4.1 軟件的開發(fā)環(huán)境及協(xié)議棧流程設計
    4.2 軟件總體流程設計
    4.3 節(jié)點軟件設計
        4.3.1 匯集節(jié)點的軟件設計
        4.3.2 普通監(jiān)測節(jié)點軟件設計
    4.4 本章小結
5 無線傳感器網絡路由協(xié)議
    5.1 網絡拓撲控制算法
    5.2 Leach路由協(xié)議算法
        5.2.1 簇頭的產生階段
        5.2.2 簇頭的穩(wěn)定階段
    5.3 改進的LEACH算法
    5.4 算法仿真及分析
    5.5 本章小結
6 系統(tǒng)性能測試及分析
    6.1 監(jiān)測節(jié)點組網性能測試
    6.2 監(jiān)測節(jié)點無線通信測試
    6.3 網關的性能測試
    6.4 本章小結
7 總結與展望
    7.1 本文總結
    7.2 工作展望
參考文獻
致謝
作者簡介及讀研期間主要科研成果



本文編號：3823348