煤矿井下低功耗无线传感器网络系统设计

发布时间：2019-08-24 13:12

【摘要】：安全的煤矿井下环境是保障矿工身体健康和生产设备安全的重要因素。因此，发展煤矿的信息化监控与管理也是必然的趋势。在现有的矿井环境监控网络中，存在有线布网局限、不灵活和无线布网能源浪费等问题。针对上述问题，本文设计了一种用于监控煤矿井下环境的低功耗无线传感器网络系统。该系统通过矿工佩戴或安装在移动设备上，用于监控煤矿井下环境。 在国内外相关技术调研的基础上，根据井下安全生产监测系统要求，提出了基于ANT技术的低功耗无线传感器网络系统设计方案。本方案包括八个传感器节点和一个主控中心，，最终组成了无线星状网络。 传感器节点包括基于ANT技术的网络协议模块、以MSP430F149为基础的控制模块、采集数据的传感器模块、PCB天线模块和电池供电模块。设计中考虑到煤矿生产设备的特殊要求进行了完善。其中，低功耗性能实现是传感器节点设计的关键部分。 主控中心由中心接收节点和上位机组成，中心接收节点模块组成与传感器节点类似。上位机界面通过LabWindows/CVI编写，可实现数据采集、数值显示、波形图和数据保存的功能。 传感器节点和主控中心的软件设计包括MSP430F149与各芯片间的接口驱动程序设计、传感器数据采集程序设计、无线收发程序设计和上位机程序设计等。 试验测试结果表明：在室内外不同环境状况下，传感器节点在半径为35m的圆周范围内可稳定的实现数据传输的功能。通过试验验证系统性能后，结果符合初步设计要求。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD76

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈学梁;万晓榆;樊自甫;房志刚;;无线接入网中P2P对网络业务性能的评估[J];重庆工学院学报;2006年05期

2 张怡;姚萌;王晓栋;;基于IEEE802.15.4标准的无线网络在煤矿安全系统中的应用[J];重庆工学院学报;2006年11期

3 郭亚利;鲜继清;;非标准无线射频协议ANT[J];重庆工学院学报(自然科学版);2007年11期

4 吴展遥;;无线网桥在空中运动体与地面通讯系统中的应用[J];重庆科技学院学报;2006年04期

5 郭庆春;;2.4GHz超低功耗无线技术和小蓝牙[J];今日电子;2007年10期

6 郭亚利;;基于ANT协议的无线收发器nRF24AP1及其应用[J];国外电子元器件;2008年01期

7 温良;叶锦娇;王红尧;殷大发;王鹏;;新一代煤矿井下监控系统研制[J];电子设计工程;2012年16期

8 唐启涛;陶滔;;无线传感器网络综述[J];网络安全技术与应用;2008年02期

9 宋国森,姜霞,修国浩;蓝牙与其他短距离无线通信技术的比较[J];无线电工程;2004年05期

10 谭菊;;一种无线传感器网络的结构体系及节点设计[J];重庆文理学院学报(自然科学版);2006年04期

本文编号：2528990