煤矿安全监测管理系统设计与实现

发布时间：2017-04-17 00:00

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【摘要】：煤炭在我们国家长期以来都是重要的能源物资。尽管新型能源不断被开发并投入应用,但煤炭的生产和储备在我们国家十三五发展目标中仍具有战略性的地位。目前我国煤炭生产的安全情况尽管有所改善,但在日常工作管理、事故前预警和事故后展开应急处理等方面依旧没有做到根本性的改变,这导致煤炭企业和社会的稳定都受到了巨大的损失和影响。本文主要依据我国煤炭企业在实际生产过程中的具体情况,结合现有的技术手段研发相配套的煤矿安全监测管理系统。使井上管理人员对下井人员进行考勤和管理,在井上监控中心不仅可以实时精准的监测到井下矿工的人数和具体坐标,而且也可以对井下瓦斯含量、环境参数进行不间断连续的监测。同时也可对井下各处状况进行视频监控。此系统是综合化多功能的,它主要包含井下人员跟踪定位、考勤与环境监测和视频监控这个三个子系统。三个子系统可以独立使用也可以结合使用,也可以根据实际应用的需要选用其中的部分功能。本文首先介绍了国内外煤矿安全管理的主要方法,针对于我国的具体情况,提出了依托于Zig Bee技术的煤矿安全监测管理系统设计方案。然后通过芯片选型、节点模块设计、底板模块等硬件电路设计,以及移动和参考定位、协调器中心等节点的软件设计,实现了井下人员跟踪定位子系统的详细设计;通过相关串口电路和软件程序的设计,实现了考勤子系统的详细设计;通过瓦斯、温湿度、粉尘等传感器的选型,辅助硬件电路设计和软件设计,实现了环境监测子系统的详细设计。在现有监控技术的基础上提出了新型的无线Mesh网络的视频监控系统,对实施过程中的主要技术和问题进行了讨论和研究。最后在实验室条件下,对系统的整体软硬件部分进行了测试,测试结果表明系统设计达到预期要求。如果再进行煤矿实际环境的检验和优化,就能够实用于煤矿的安全监测管理。
【关键词】：煤矿安全 ZigBee技术 井下人员定位 考勤 环境监测
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD76
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 课题研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 课题研究内容及文章结构12-13
• 第二章 煤矿安全监测管理系统总体方案设计与分析13-19
• 2.1 Zig Bee技术13-15
• 2.2 煤矿安全监测管理系统的总体结构15-16
• 2.3 煤矿安全监测管理系统的工作过程16-17
• 2.4 煤矿安全监测管理系统的设计要求及功能17-18
• 2.5 本章小结18-19
• 第三章 井下人员定位系统设计19-35
• 3.1 定位系统的硬件总体设计19-20
• 3.2 硬件设计要求及芯片选型20-24
• 3.2.1 硬件设计要求20-21
• 3.2.2 芯片选型21-24
• 3.3 定位系统的节点模块设计24-28
• 3.3.1 移动定位节点的硬件设计24-26
• 3.3.2 参考定位节点的硬件设计26-27
• 3.3.3 协调器中心基站27-28
• 3.4 节点功能底板模块设计28-30
• 3.4.1 电源电路设计29
• 3.4.2 复位电路设计29-30
• 3.5 定位系统的软件设计30-34
• 3.5.1 移动定位节点软件设计31
• 3.5.2 参考定位节点的软件设计31-34
• 3.5.3 协调器中心节点的软件设计34
• 3.6 本章小结34-35
• 第四章 考勤与环境监测系统设计35-53
• 4.1 基于Zig Bee的考勤方法35
• 4.2 考勤系统设计35-40
• 4.2.1 考勤系统的总体设计35-36
• 4.2.2 考勤系统硬件设计36-37
• 4.2.3 考勤系统软件设计37-40
• 4.3 环境监测系统总体设计40-41
• 4.4 环境监测传感器的选用与主要指标41-48
• 4.4.1 瓦斯传感器的选用与指标41-43
• 4.4.2 温湿度传感器的选用与指标43-46
• 4.4.3 粉尘浓度传感器的选用与指标46-48
• 4.5 环境监测传感器的软件设计48-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第五章 视频监控系统53-69
• 5.1 视频监控技术的发展与现状53-55
• 5.2 视频监控系统的功能需求及设计原则55-57
• 5.2.1 视频监控系统的功能需求55-56
• 5.2.2 视频监控系统的设计原则56-57
• 5.3 视频监控系统的总体方案设计57-58
• 5.4 视频监控系统中的关键技术58-63
• 5.4.1 无线Mesh网络在井下视频监控中的应用58-60
• 5.4.2 视频压缩编码技术60-62
• 5.4.3 视频传输技术62-63
• 5.5 视频监控系统功能模块设计63-67
• 5.5.1 监控终端模块63-65
• 5.5.2 视频编码模块65-67
• 5.5.3 数据收发处理模块67
• 5.6 本章小结67-69
• 第六章 煤矿安全监测管理系统搭建与测试69-83
• 6.1 系统硬件实现69-73
• 6.1.1 井下人员定位和环境监测系统硬件实现69-71
• 6.1.2 视频监控系统硬件实现71-73
• 6.2 系统软件实现73-75
• 6.2.1 井上监控中心上位机软件73-74
• 6.2.2 上位机软件登陆界面及主控界面74-75
• 6.3 实验平台搭建75-76
• 6.4 系统测试结果76-82
• 6.4.1 定位系统和环境监测系统测试结果76-80
• 6.4.2 视频监控系统测试结果80-82
• 6.5 本章小结82-83
• 第七章 总结与展望83-85
• 7.1 总结83-84
• 7.2 展望84-85
• 参考文献85-89
• 致谢89-91
• 攻读学位期间发表的学术论文题目91-94

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本文编号：311933