基于M2M技术的矿区环境监测平台研究

发布时间：2017-05-24 14:22

  本文关键词：基于M2M技术的矿区环境监测平台研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国是世界上矿产种类多、矿区众多的国家之一，矿区的安全生产在我国的经济发展中有着重要的作用。近年来，矿区安全事故频发，我国每年矿区事故死亡人数是世界上其他主要采矿国家死亡人数的4倍，事故的发生给国家和人民群众的安全带来了巨大的损失。我国矿区安全信息技术的程度不高，矿区的安全信息不能及时的传递到控制中心，导致安全事故频发，因此，增强矿区安全是十分重要的。 为了有效监控矿区环境状况，预防安全事故的发生，本文研究了一种矿区环境监测平台，平台主要是利用物联网技术中的M2M（Machine toMachine）技术，在矿区内组建Zigbee无线传感网络，实现对矿区环境的远端实时监测。在矿区的固定位置放置好各种传感器节点，通过传感器节点将矿区的环境（温湿度、瓦斯体积分数、土壤压力、开关量、模拟量、人员定位）等信息无线传递给无线网关节点，再由无线网关节点与PC机进行串口通信，并采用RSSI算法对矿区人员进行定位，采用最小二乘法对各环境监测数据进行曲线拟合处理后在上位机监控界面进行实时显示，最终实现对矿区的环境进行实时监测。本文的主要工作可总结如下： （1）建立自己的Zigbee无线传感网络。首先通过Zigbee设备中的无线网关节点选择合适的信道，建立Zigbee无线网络，在传感器节点加入后形成无线传感网络，传感器节点通过路由节点与无线网关节点进行数据传递，无线网关收集各传感器节点传递过来的信息，通过与PC机的串口通信及时在上位机界面上显示，保证了数据显示的实时性。 （2）节点编程与界面设计。对传感器节点、路由节点、无线网关节点的C51进行C语言软件编程，经编译后的程序可以达到较好的实验效果；PC机上的界面采用VB语言进行开发设计，管理者可以直观的观测到矿区的环境信息。 （3）数据采集与人员定位的研究分析。通过传感器节点对矿区的环境特征量进行实时监测，矿区人员的位置信息由放置在矿工矿帽内的盲节点进行定位，通过盲节点与放置在矿区的参考节点进行无线通信实现对矿区人员的实时定位，并将监测到的数据以及人员定位情况在上位机界面上显示出来。 （4）数据处理仿真分析。对采集到的数据采用最小二乘法进行数据处理以及曲线拟合，经最小二乘法拟合后的曲线与原来的数据曲线相比更加的平滑，管理员通过对拟合后的数据曲线进行经验观测，根据数据变化的趋势可以对下一时刻的数据进行简单的预测，对预测到的异常的数据提前采取相应的措施，避免安全事故的发生。 经过实验室内的测量实验和实际验证，，证明基于M2M技术的矿区环境监测平台可以较为准确的实现对矿区环境（温湿度、瓦斯体积分数、土壤压力、开关量、模拟量、人员定位）的实时监测；对矿区人员的定位误差较小，可以比较准确的实现矿区人员的定位功能；对采集到的数据通过Matlab进行仿真实验表明，经拟合处理后环境监测数据曲线更光滑，减小了数据误差。
【关键词】：物联网 M2M Zigbee 矿区环境监测 RSSI 人员定位
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD76;TP274
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-15
• 1.1 课题研究的背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状分析12-13
• 1.3 系统方案论证13-14
• 1.4 课题来源和论文章节安排14-15
• 2 环境监测技术研究15-39
• 2.1 物联网技术介绍15-18
• 2.2 M2M 技术介绍18-19
• 2.3 ZigBee 技术介绍19-28
• 2.3.1 设备类型20-21
• 2.3.2 网络拓扑结构21-24
• 2.3.3 技术对比、特点与应用24-27
• 2.3.4 ZigBee 芯片介绍27-28
• 2.4 环境特征量的监测与识别28-29
• 2.5 串口通讯29-33
• 2.6 多点数据采集33-34
• 2.7 数据处理与仿真分析34-37
• 2.8 本章小结37-39
• 3 基于 ZigBee 技术的定位方法39-45
• 3.1 ZigBee 技术定位的原理39-42
• 3.2 RSSI 定位分析42-44
• 3.3 RSSI 数据处理44
• 3.4 本章小结44-45
• 4 矿区监测平台的设计45-57
• 4.1 硬件设计45-49
• 4.1.1 硬件设计思路45-46
• 4.1.2 硬件设计方案46-49
• 4.2 软件设计49-55
• 4.2.1 主程序设计49-50
• 4.2.2 环境数据采集程序设计50-53
• 4.2.3 定位程序设计53-55
• 4.3 上位机界面设计55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 5 实验结果分析57-61
• 5.1 环境特征量监测结果分析57-58
• 5.2 人员定位结果分析58-60
• 5.3 本章小结60-61
• 6 总结与展望61-63
• 6.1 全文工作总结61-62
• 6.2 未来工作展望62-63
• 致谢63-65
• 参考文献65-69
• 附录69-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录77-78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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  本文关键词：基于M2M技术的矿区环境监测平台研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：391095