基于WSN井下采煤工作面安全监测数采集设计与实现
发布时间：2021-10-30 17:46
我国煤炭资源非常丰富，探明可直接利用的煤炭储量1886亿吨，人均煤炭储量145吨，产量占世界总产量的31％，是我国的主要能源。近年来，随着对煤炭需求的高速增长，煤炭工业也得到很大发展，但是各地煤矿事故频发，造成严重的人员伤亡及经济损失，成为构建和谐社会不能承受之重，当务之急就是提高煤矿安全监测系统的技术水平。煤矿无线监测作为一个新兴的研究领域，具有十分广阔的应用前景。本文提出了一种基于无线传感器网络技术的煤矿安全监测系统，充分利用无线传感器网络的特点，并且通过对比各种应用于井下无线通信技术的特点，选择了ZigBee技术作为无线传感器网络的通信平台，实现对井下各种环境及生产参数全方位、实时监测和智能预警，以大大降低煤矿生产安全隐患。本文依托兖矿集团东滩煤矿对无线监测系统的研究，架构设计了基于处理器MSP430和CC2420射频芯片的硬件开发平台，对硬件平台中各个功能模块的细节进行了详细的描述，并采用无线传感器网络操作系统TinyOS嵌入到硬件平台。整个系统的核心技术是无线传感器网络技术，系统的灵活性、可维护性和可扩展性得到了显著增强。本设计达到了改进兖矿集团矿井的井下监测系统，提高矿井安...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外煤矿安全监测系统发展概况
1.2.1 国外发展概况
1.2.2 国内发展概况
1.3 无线传感器网络概述
1.3.1 无线传感器的概念
1.3.2 无线传感器网络的特点
1.3.3 无线传感器网络的体系结构
1.3.4 无线传感器网络的应用
1.4 课题的研究意义
1.5 课题主要工作及研究内容
第二章 无线通信技术
2.1 近距离无线通信技术
2.2 ZigBee 技术
2.2.1 ZigBee 技术的发展历程
2.2.2 ZigBee 技术的优势及其局限性
2.2.3 ZigBee 协议的体系结构
2.2.4 ZigBee 设备及其网络拓扑结构
2.3 本章小结
第三章 系统需求分析及总体设计
3.1 概述
3.2 总体设计方案
3.2.1 系统需求分析
3.2.2 监测系统的功能要求及性能指标
3.2.3 软硬件平台设计
3.3 本章小结
第四章 系统硬件设计与实现
4.1 无线传感器节点总体架构及设计
4.1.1 处理器模块设计
4.1.2 无线收发模块设计
4.1.3 传感器模块的设计
4.1.4 外部存储系统设计
4.1.5 能量供应模块设计
4.1.6 节点身份识别模块设计
4.2 节点特性
4.3 本章小结
第五章 系统软件设计
5.1 TinyOS 系统
5.1.1 TinyOS 的架构方式与特点
5.1.2 NesC 语言
5.1.3 调度机制
5.1.4 程序运行机制
5.1.5 ControlStd 接口
5.1.6 使用的组件
5.1.7 test 5M 模块文件
5.1.8 TinyOS 的通信模式
5.2 基于 TinyOS 系统的程序设计
5.2.1 ADC 驱动设计
5.2.2 SPI 接口驱动设计
5.2.3 定时器驱动设计
5.2.4 CC2420 驱动设计
5.2.5 内网和串行接口通信设计
5.2.6 传感器数据采集模块程序设计
5.3 程序设计流程图
5.3.1 主程序流程图
5.3.2 CC2240 初始化程序流程图
5.3.3 发送程序流程图
5.3.4 接受程序流程图
5.4 本章小结
第六章 系统测试与应用
6.1 测试条件与环境
6.2 软件工具
6.3 通信测试
6.3.1 点对点通信测试
6.3.2 组网通信测试
6.4 传感器模块测试
6.5 系统应用
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 本文完成的主要工作
7.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络研究现状与应用[J]. 杜晓明,陈岩. 北京工商大学学报(自然科学版). 2008(01)
[2]基于ZigBee的瓦斯无线监测系统硬件设计[J]. 吴呈瑜,孙运强. 今日电子. 2008(01)
[3]无线局域网的嵌入式硬件实现方案[J]. 史红,刘微,王宇飞,张刚. 微计算机信息. 2007(29)
[4]浅析嵌入式Linux[J]. 马程. 科技咨询导报. 2007(13)
[5]传感器网络中的节能参与度模型[J]. 赵保华,张炜,李婧,屈玉贵,张英堂. 电子学报. 2006(11)
[6]基于光谱吸收法的甲烷气体传感器的研究[J]. 吕玉祥,赵根爱. 光学与光电技术. 2006(05)
[7]近距离无线通信技术及应用前景[J]. 张莉. 电信技术. 2005(11)
[8]基于ZigBee技术的智能家居无线网络系统[J]. 周游,方滨,王普. 电子技术应用. 2005(09)
[9]无线传感器网络综述[J]. 马祖长,孙怡宁,梅涛. 通信学报. 2004(04)
[10]无线Internet接入技术及其发展现状[J]. 王海涛,宋丽华. 电信工程技术与标准化. 2002(01)
硕士论文
[1]无线传感器网络中移动节点接入问题研究[D]. 项丽.西北工业大学 2005
本文编号：3467154
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外煤矿安全监测系统发展概况
1.2.1 国外发展概况
1.2.2 国内发展概况
1.3 无线传感器网络概述
1.3.1 无线传感器的概念
1.3.2 无线传感器网络的特点
1.3.3 无线传感器网络的体系结构
1.3.4 无线传感器网络的应用
1.4 课题的研究意义
1.5 课题主要工作及研究内容
第二章 无线通信技术
2.1 近距离无线通信技术
2.2 ZigBee 技术
2.2.1 ZigBee 技术的发展历程
2.2.2 ZigBee 技术的优势及其局限性
2.2.3 ZigBee 协议的体系结构
2.2.4 ZigBee 设备及其网络拓扑结构
2.3 本章小结
第三章 系统需求分析及总体设计
3.1 概述
3.2 总体设计方案
3.2.1 系统需求分析
3.2.2 监测系统的功能要求及性能指标
3.2.3 软硬件平台设计
3.3 本章小结
第四章 系统硬件设计与实现
4.1 无线传感器节点总体架构及设计
4.1.1 处理器模块设计
4.1.2 无线收发模块设计
4.1.3 传感器模块的设计
4.1.4 外部存储系统设计
4.1.5 能量供应模块设计
4.1.6 节点身份识别模块设计
4.2 节点特性
4.3 本章小结
第五章 系统软件设计
5.1 TinyOS 系统
5.1.1 TinyOS 的架构方式与特点
5.1.2 NesC 语言
5.1.3 调度机制
5.1.4 程序运行机制
5.1.5 ControlStd 接口
5.1.6 使用的组件
5.1.7 test 5M 模块文件
5.1.8 TinyOS 的通信模式
5.2 基于 TinyOS 系统的程序设计
5.2.1 ADC 驱动设计
5.2.2 SPI 接口驱动设计
5.2.3 定时器驱动设计
5.2.4 CC2420 驱动设计
5.2.5 内网和串行接口通信设计
5.2.6 传感器数据采集模块程序设计
5.3 程序设计流程图
5.3.1 主程序流程图
5.3.2 CC2240 初始化程序流程图
5.3.3 发送程序流程图
5.3.4 接受程序流程图
5.4 本章小结
第六章 系统测试与应用
6.1 测试条件与环境
6.2 软件工具
6.3 通信测试
6.3.1 点对点通信测试
6.3.2 组网通信测试
6.4 传感器模块测试
6.5 系统应用
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 本文完成的主要工作
7.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络研究现状与应用[J]. 杜晓明,陈岩. 北京工商大学学报(自然科学版). 2008(01)
[2]基于ZigBee的瓦斯无线监测系统硬件设计[J]. 吴呈瑜,孙运强. 今日电子. 2008(01)
[3]无线局域网的嵌入式硬件实现方案[J]. 史红,刘微,王宇飞,张刚. 微计算机信息. 2007(29)
[4]浅析嵌入式Linux[J]. 马程. 科技咨询导报. 2007(13)
[5]传感器网络中的节能参与度模型[J]. 赵保华,张炜,李婧,屈玉贵,张英堂. 电子学报. 2006(11)
[6]基于光谱吸收法的甲烷气体传感器的研究[J]. 吕玉祥,赵根爱. 光学与光电技术. 2006(05)
[7]近距离无线通信技术及应用前景[J]. 张莉. 电信技术. 2005(11)
[8]基于ZigBee技术的智能家居无线网络系统[J]. 周游,方滨,王普. 电子技术应用. 2005(09)
[9]无线传感器网络综述[J]. 马祖长,孙怡宁,梅涛. 通信学报. 2004(04)
[10]无线Internet接入技术及其发展现状[J]. 王海涛,宋丽华. 电信工程技术与标准化. 2002(01)
硕士论文
[1]无线传感器网络中移动节点接入问题研究[D]. 项丽.西北工业大学 2005
本文编号：3467154
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3467154.html
