基于ZigBee技术的煤矿井下人员定位系统的研究

发布时间：2017-08-10 14:05

  本文关键词：基于ZigBee技术的煤矿井下人员定位系统的研究

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【摘要】：近年来,煤矿作为我国主要能源之一,开采量在不断增多,国家对煤矿安全生产的要求也越来越高。提高生产安全性就能有效的保障人民群众生命财产安全,奠定改革开放、经济发展与社会稳定的基础,推进经济发展和社会进步。作为煤矿六大避险系统之一的人员定位系统在提高煤矿生产的安全性方面有着重要的地位。 本文针对井下定位系统现状,对以ZigBee为主要技术的定位系统进行了改进。文中对各种常用的无线通信技术作了介绍,并通过对比分析,说明了ZigBee技术在煤矿井下定位系统中的优势。在算法的选择上通过对比,选择了更适合井下曲折环境的改进RSSI算法,该算法在提高定位系统精度上有更好的表现。定位系统分为井上和井下,本文针对井下部分的软硬件作出了较详细的设计,并为实现井下和井上的数据传输使用了ZigBee无线网络和以太网相结合的方案。选用CC2530担当井下ZigBee无线网络的组建,软件开发平台使用的是ZStack。井下定位系统由标识仪器、参考位置节点和井下信息联络分站共同组成。设计井下信息联络分站时考虑到需要实现无线和有线之间的数据传输以及优良性能等因素,选用了LPC2378与CC2530相结合的方式。参考位置节点分布在井下各个重要地点收集RSSI值,由矿工携带的标识仪器将井下位置信息传送至井上经处理后最终达到定位目的。 改进后的ZigBee定位系统具有测定位置准确、安装摆放轻松、造价成本低廉等优点,具有很好的社会与经济效益。
【关键词】：ZigBee 煤矿 井下人员定位 以太网 近距离通信 RSSI算法
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD76;TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-16
• 1.1 论文研究背景12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 论文主要研究内容13-16
• 2 近距离无线通信技术概述16-24
• 2.1 近距离无线传输技术概述16-17
• 2.2 ZigBee技术概述17-23
• 2.2.1 ZigBee技术简介17
• 2.2.2 ZigBee技术的特点17-18
• 2.2.3 ZigBee协议栈结构18-21
• 2.2.4 ZigBee拓扑结构21-22
• 2.2.5 ZigBee的应用22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 3 煤矿井下定位系统总体设计24-28
• 3.1 系统的组成及具备的功能24-26
• 3.2 系统工作原理介绍26
• 3.3 本章小结26-28
• 4 煤矿井下定位系统硬件设计28-48
• 4.1 ZigBee模块的选择28-32
• 4.1.1 ZigBee主要模块介绍28
• 4.1.2 两种SoC芯片的选择28-30
• 4.1.3 CC2530模块介绍30-32
• 4.2 标识仪器设计32-34
• 4.3 参考位置节点设计34-35
• 4.4 煤矿井下信息联络分站设计35-46
• 4.4.1 煤矿井下信息联络分站结构35-38
• 4.4.2 ARM最小系统模块设计38-40
• 4.4.3 SD卡存储模块设计40-41
• 4.4.4 电源模块设计41-42
• 4.4.5 以太网模块设计42-46
• 4.5 本章小结46-48
• 5 定位系统的软件设计48-72
• 5.1 算法的选择48-49
• 5.1.1 RSSI算法介绍48
• 5.1.2 RSSI算法的改进48-49
• 5.2 ZigBee开发平台49-50
• 5.3 ZigBee工程模块设计50-54
• 5.4 ZigBee的组网过程54-63
• 5.4.1 井下信息联络分站创建网络55-57
• 5.4.2 参考节点加入网络57-60
• 5.4.3 标识仪器加入网络60-63
• 5.5 井下信息联络分站软件设计63-68
• 5.5.1 ZigBee模块软件设计63-66
• 5.5.2 ARM模块软件设计66-68
• 5.6 参考节点工作流程68-70
• 5.7 标识仪器工作流程70-71
• 5.8 本章小结71-72
• 6 系统实验72-76
• 6.1 两种算法的仿真实验72-73
• 6.2 模拟井下环境实验73-74
• 6.2.1 实验过程73
• 6.2.2 实验结论73-74
• 6.3 本章小结74-76
• 7 总结与展望76-78
• 参考文献78-84
• 致谢84-86
• 作者简介及读研期间主要科研成果86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：651089