基于WSN的矿井皮带传输机火灾监测节点的研究

发布时间：2017-10-19 06:30

  本文关键词：基于WSN的矿井皮带传输机火灾监测节点的研究

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【摘要】：近几年以来,我国煤矿井下的火灾事故时有发生,每次矿井火灾事故的发生除了对煤矿产生巨大的经济损失外,也往往伴随着较大的人员伤亡,对煤矿的顺利开采带来了巨大的障碍。而作为引发煤矿井下火灾的主要设备,载煤皮带传输机的防火问题就得到了煤矿安全人员的重视。目前传统的煤矿井下皮带传输机火灾监测方式,往往仅仅依据某一种表征燃烧信号。同时针对距离较长的皮带传输机,现有的监测系统进行布线也十分麻烦。针对这一现状,设计和研究以无线传感器网络为基础的井下皮带传输机火灾监测系统具有重要的理论意义和较强的实际应用价值。煤矿井下皮带传输机火灾监测系统如何准确的定位火灾发生的区域是该监测系统的主要研究方向,如果不能及时准确的定位到火灾发生的位置,那么该监测系统也就没有任何意义,针对传统的DV-Hop定位算法以及已有的改进DV-Hop定位算法的不足,提出了运用加权平均算法来校正网络的平均跳段距离的改进方案,通过该方案提高对传感器节点定位的精确度,通过仿真实验显示,本文的改进算法相对传统的DV-Hop算法在定位精确性方面有明显优势。以节点低功耗、无线传输的特性、系统的可靠性以及现场需要采集的数据为原则,完成了微处理单元、无线传输单元、参数信息采集单元以及能量单元的硬件设计与软件编程,最后对所做工作进行总结,并对今后的研究进行了展望
【关键词】：WSN 改进DV-Hop算法 火灾监测 传感器节点
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD76;TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 皮带传输机起火的原因11-12
• 1.3 国内外研究现状12
• 1.4 意义与目的12-14
• 2 无线传感器网络技术概述14-23
• 2.1 无线传感器网络的简介14
• 2.2 无线传感器网络构架的研究14-17
• 2.2.1 无线传感器网络的整体体系14-15
• 2.2.2 无线传感器网络节点15-16
• 2.2.3 WSN拓扑结构16-17
• 2.3 无线传感器网络的通信协议17-20
• 2.3.1 无线传感器网络的协议模型17-18
• 2.3.2 IEEE 802.15.4标准18-19
• 2.3.3 ZigBee协议19-20
• 2.4 无线传感器网络的特点20-21
• 2.5 无线传感器网络的应用21-23
• 3 传感器节点的定位算法的研究23-33
• 3.1 无线传感器网络节点定位技术的基础23-25
• 3.1.1 极大似然估计定位法的介绍23-24
• 3.1.2 三边测量定位法24-25
• 3.1.3 三角测量定位法25
• 3.2 距离向量跳段定位算法的研究25-27
• 3.2.1 传统的距离向量跳段定位算法介绍25-27
• 3.2.2 DV-Hop定位算法的不足27
• 3.3 DV-Hop算法的改进27-33
• 3.3.1 已有的改进算法27-28
• 3.3.2 DV-Hop算法的改进28-30
• 3.3.3 实验仿真30-33
• 4 矿井皮带传输机火灾无线传感器网络节点硬件设计33-45
• 4.1 节点应具备的特点33-34
• 4.2 微处理器单元34-36
• 4.2.1 微处理器的选择标准34
• 4.2.2 LM3S811的研究34-36
• 4.2.3 JTAG仿真调试接口电路36
• 4.3 传感器模块设计36-40
• 4.3.1 传感器选择原则36-37
• 4.3.2 温湿度采集传感器37-39
• 4.3.3 烟雾传感器MQ-239-40
• 4.4 无线传感器的通信模块的设计40-43
• 4.4.1 无线通信模块的选择40-41
• 4.4.2 CC2420射频电路41-43
• 4.4.3 CC2420与LM3S811接口电路设计43
• 4.5 能量单元的设计43-45
• 5 传感器节点的软件实现45-53
• 5.1 对监测信息参数的采集45-49
• 5.1.1 监测节点运行流程45
• 5.1.2 SHT11收集数据时的软件设计45-47
• 5.1.3 MQ-2采集信息的软件设计47-49
• 5.2 CC2420的软件设计49-53
• 6 总结与展望53-54
• 6.1 总结53
• 6.2 展望53-54
• 参考文献54-57
• 作者简历57-59
• 学位论文数据集59

【参考文献】

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本文编号：1059576