基于WSN的煤层瓦斯抽采评估系统的研究

发布时间：2017-10-15 13:06

  本文关键词：基于WSN的煤层瓦斯抽采评估系统的研究

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【摘要】：煤层瓦斯抽采评估是煤矿瓦斯治理工作的重要环节,瓦斯抽采的效果直接关系到煤矿的安全生产,做好瓦斯抽采工作,实现矿井安全生产是煤矿企业的首要任务。研究设计瓦斯抽采评估系统对煤层瓦斯抽采管道进行连续监测,实时掌握瓦斯抽采工作的进度,可有效提高瓦斯抽采累积量统计的准确性,减少人为统计误差,对瓦斯抽采效果进行科学高效的评估是有利的。本文对国内外瓦斯抽采系统的设计和功能进行了对比和研究,介绍了无线传感器网络的发展历程和在各个领域的应用现状,结合煤矿瓦斯抽采监控系统现状,将ZigBee无线通信新技术应用于瓦斯抽采评估系统中,并设计了瓦斯抽采评估系统软件。首先,对基于WSN的瓦斯抽采评估系统的选题背景和意义进行了分析,介绍了国内外的瓦斯抽采监测系统的现状,给出了本文的研究内容。其次,介绍了无线传感器网络的发展历程、体系结构和技术特点,研究了基于ZigBee无线通信技术构建无线传感器网络的可行性,给出了瓦斯抽采评估系统的体系结构,并结合瓦斯抽采相关达标规定设计了瓦斯抽采的评估程序。为了预测瓦斯抽采时间、预防井下瓦斯浓度超限,提出了煤矿瓦斯浓度分态预测模型,对预测模型进行了数值模拟仿真实验,验证了分态预测模型对瓦斯浓度预测的可行性。最后,对系统各功能模块的硬件和软件实现过程进行了阐述,根据系统调试结果改进了系统存在的不足,并对研究工作做出了总结和展望。
【关键词】：瓦斯抽采评估 无线传感器网络 ZigBee 瓦斯浓度分态预测模型
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 引言10-16
• 1.1 选题背景10-11
• 1.2 研究的意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-13
• 1.4 本文主要研究内容和方法13-14
• 1.5 本章小结14-16
• 2 基于ZigBee技术的无线传感器网络16-26
• 2.1 无线传感器网络16-18
• 2.1.1 无线传感器网络的发展过程16
• 2.1.2 无线传感器网络的体系结构16-18
• 2.1.3 无线传感器网络的特点18
• 2.2 基于ZigBee的无线通信技术18-20
• 2.2.1 ZigBee技术的特点18-19
• 2.2.2 ZigBee技术的应用19-20
• 2.2.3 ZigBee技术与其它技术的对比20
• 2.3 采用ZigBee通信技术的可行性分析20-25
• 2.3.1 ZigBee网络的组成21-22
• 2.3.2 ZigBee协议栈22-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 基于WSN的煤层瓦斯抽采评估系统架构26-32
• 3.1 系统总体架构26-28
• 3.2 系统需求分析28-29
• 3.3 系统所需开发工具分析29-30
• 3.3.1 系统开发工具29
• 3.3.2 SQL Server 2008数据库29-30
• 3.4 技术路线30
• 3.5 本章小结30-32
• 4 瓦斯抽采评估方法和瓦斯浓度预测模型设计32-50
• 4.1 煤层瓦斯分区段抽采原理32-33
• 4.2 煤层瓦斯抽采评估方法的设计33-34
• 4.3 瓦斯浓度预测模型的设计34-40
• 4.3.1 预测模型的分析34-35
• 4.3.2 瓦斯浓度分态预测的原理35-36
• 4.3.3 系统识别标量的确定及其计算36-37
• 4.3.4 基于RBF神经网络预测模型的构建37-38
• 4.3.5 基于改进LS-SVM预测模型的构建38-39
• 4.3.6 分态预测模型的实现39-40
• 4.4 仿真实验与分析40-48
• 4.4.1 数据来源40
• 4.4.2 预测评价指标40-41
• 4.4.3 瓦斯浓度时间序列预测41-48
• 4.5 本章小结48-50
• 5 基于ZigBee无线通信分站的硬件设计50-60
• 5.1 无线收发芯片CC243050-51
• 5.2 RS-485通信模块51-53
• 5.3 ZigBee无线通信设备的设计53-55
• 5.4 硬件调试过程55-58
• 5.5 本章小结58-60
• 6 系统软件体系结构与设计60-72
• 6.1 数据库需求分析60
• 6.2 数据库的连接60-61
• 6.3 系统中各个模块的设计61-70
• 6.3.1 传感器配置类的设计61-63
• 6.3.2 分站配置类的设计63
• 6.3.3 通道配置类的设计63-64
• 6.3.4 数据曲线显示设计64-65
• 6.3.5 数据列表显示设计65-66
• 6.3.6 瓦斯抽采评估功能的设计66-68
• 6.3.7 瓦斯浓度预测功能的设计68-70
• 6.4 本章小结70-72
• 7 总结和展望72-74
• 7.1 总结72-73
• 7.2 展望73-74
• 参考文献74-76
• 作者简历76-78
• 学位论文数据集78

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本文编号：1037273