本文關(guān)鍵詞：基于WSN的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)研究與開發(fā)

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【摘要】：煤炭是中國能源結(jié)構(gòu)中的主體能源。煤炭開采過程中,采掘工作面溫度、濕度和瓦斯?jié)舛鹊拳h(huán)境信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控是影響煤礦生產(chǎn)安全的重要因素。本文依托“開灤(集團(tuán))有限責(zé)任公司煤礦安全生產(chǎn)重大技術(shù)升級(jí)攻關(guān)項(xiàng)目”,開發(fā)出基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)。有效解決因采用有線方式傳輸所帶來的布線復(fù)雜、維護(hù)成本高、監(jiān)測盲區(qū)等問題,實(shí)現(xiàn)煤礦井下溫濕度和瓦斯?jié)舛鹊臒o線監(jiān)控要求,降低了煤炭開采過程中事故發(fā)生概率,提高了煤礦生產(chǎn)安全性。根據(jù)項(xiàng)目要求和煤礦安全監(jiān)控相關(guān)資料,本文首先設(shè)計(jì)出基于WSN技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)整體框架結(jié)構(gòu);其次分析研究了ZigBee無線通訊協(xié)議及無線傳輸芯片CC2530的功能和特點(diǎn),并對所需傳感器和相關(guān)元件選型;進(jìn)一步完成監(jiān)控系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)三部分硬件電路搭建和軟件程序設(shè)計(jì),構(gòu)建出完整的無線監(jiān)控系統(tǒng)模型。為確保本次開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)模型能真正應(yīng)用到煤礦實(shí)際生產(chǎn)中,將此系統(tǒng)模型放在煤礦實(shí)際環(huán)境中測試:首先利用串口調(diào)試軟件和Z-Sensor Monitor網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件,對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組建和各節(jié)點(diǎn)間無線通信等基本功能測試,并將監(jiān)控過程動(dòng)態(tài)顯示;其次通過具體性能測試,評(píng)估和分析出本系統(tǒng)最大可靠傳輸距離。通過實(shí)地測試及性能分析結(jié)果,表明本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦井下溫、濕度和瓦斯?jié)舛鹊臒o線監(jiān)控要求,該系統(tǒng)的開發(fā)為煤礦井下布局完整的無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ),提高了煤礦生產(chǎn)安全性。
【關(guān)鍵詞】：煤礦安全 監(jiān)控系統(tǒng) CC2530 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) ZigBee
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD76;TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-12
• 1.1 課題研究的意義8
• 1.2 國內(nèi)外煤礦安全監(jiān)控研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢8-9
• 1.3 WSN技術(shù)在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中的研究9-10
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容10-12
• 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)12-20
• 2.1 WSN技術(shù)概述12-13
• 2.2 WSN技術(shù)發(fā)展及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 2.3 無線傳感器的應(yīng)用14
• 2.4 ZIGBEE簡述14-15
• 2.4.1 IEEE 802.15.4 協(xié)議14-15
• 2.4.2 ZIGBEE技術(shù)概念及其特點(diǎn)15
• 2.4.3 ZIGBEE技術(shù)與其它無線通訊技術(shù)的比較15
• 2.5 ZIGBEE協(xié)議規(guī)范15-17
• 2.6 ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)特性17-18
• 2.6.1 ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)設(shè)備17
• 2.6.2 ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>17-18
• 2.7 本章小結(jié)18-20
• 第三章 監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案和元器件選型20-28
• 3.1 監(jiān)控系統(tǒng)總體方案20-21
• 3.2 元器件選型及介紹21-26
• 3.2.1 主芯片CC253021-23
• 3.2.2 射頻前端芯片CC259123
• 3.2.3 溫濕度傳感器DHT1123-25
• 3.2.4 瓦斯傳感器MJC4/3.0L25-26
• 3.3 本章小結(jié)26-28
• 第四章 監(jiān)控系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)28-40
• 4.1 終端節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)28-35
• 4.1.1 射頻差分信號(hào)線電路設(shè)計(jì)28-30
• 4.1.2 CC2591與外接天線的連接電路設(shè)計(jì)30-31
• 4.1.3 晶振電路設(shè)計(jì)31-33
• 4.1.4 電源電路設(shè)計(jì)33
• 4.1.5 JTAG接.電路和復(fù)位電路設(shè)計(jì)33-34
• 4.1.6 LED電路設(shè)計(jì)34-35
• 4.2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)35-37
• 4.3 路由器節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)37-38
• 4.4 本章小結(jié)38-40
• 第五章 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)40-50
• 5.1 監(jiān)控系統(tǒng)軟件總體方案設(shè)計(jì)40-41
• 5.1.1 煤礦井下安全監(jiān)控功能需求分析40
• 5.1.2 無線監(jiān)控軟件系統(tǒng)組成40-41
• 5.2 監(jiān)控系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺(tái)介紹41-44
• 5.2.1 IAR EMBEDDED WORKBENCH軟件開發(fā)環(huán)境41-42
• 5.2.2 Z-STACK協(xié)議棧42-43
• 5.2.3 TI FLASH PROGRAMMER燒寫軟件43-44
• 5.2.4 Z-SENSOR MONITOR監(jiān)控軟件44
• 5.3 節(jié)點(diǎn)軟件程序設(shè)計(jì)44-49
• 5.3.1 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器軟件程序設(shè)計(jì)44-45
• 5.3.2 路由器節(jié)點(diǎn)軟件程序設(shè)計(jì)45-46
• 5.3.3 終端節(jié)點(diǎn)軟件程序設(shè)計(jì)46-49
• 5.4 本章小結(jié)49-50
• 第六章 現(xiàn)場測試及性能分析50-56
• 6.1 系統(tǒng)性能分析50-53
• 6.2 最大可靠傳輸距離測試53-54
• 6.2.1 障礙傳輸性能測試53-54
• 6.2.2 通訊距離與丟包率性能測試54
• 6.3 本章小結(jié)54-56
• 第七章 總結(jié)與展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-60
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果60-62
• 致謝62

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 蘭西柱;李海鵬;顏文婧;;基于ZigBee的高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年01期

2 莫夫;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)[J];煤炭技術(shù);2013年10期

3 孔祥濤;林明星;周生良;楊文豪;;基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的扭矩監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];機(jī)床與液壓;2014年11期

4 岳瑤;張瑜;;基于ZigBee技術(shù)和DS18B20的無線溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];伺服控制;2013年12期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 徐竟天;基于ARM9嵌入式和工業(yè)以太網(wǎng)的礦井瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)研究[D];西安科技大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 覃鮮艷;基于DS18B20的無線測溫系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D];武漢理工大學(xué);2012年

2 李小博;基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的智能變電站測溫系統(tǒng)[D];西安工程大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：874155