基于WSN的煤矿井下安全监测系统研究与设计

发布时间：2017-09-05 02:42

  本文关键词：基于WSN的煤矿井下安全监测系统研究与设计

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【摘要】：作为一个煤矿大国,我国的煤矿安全生产形势相当严峻。现有井下监测技术不够理想,煤矿井下安全监测水平急待提高。针对矿山井下的特殊环境,本文提出了一种基于WSN的煤矿井下安全监测系统,对井下环境参数和人员位置进行实时监测,减少煤矿事故发生率。本文的主要研究工作有：(1)对系统整体方案进行了设计。进行节点布局,以CC2530+CC2410作为井下ZigBee网络硬件节点的核心,通过CAN总线实现主控制器(协调器)与地面监测中心的通信。(2)通过对传统RSSI模型深入研究,提出了一种自适应-四点加权定位及其快速定位算法实现井下人员位置获取,包括RSSI曲线拟合、RSSI高斯过滤、加权质心定位等。(3)对系统的硬件进行了具体设计,包括传感器调理电路、双电源供电电路、CAN连接电路,还进行了硬件节点防爆设计与检测,保证节点在井下安全、稳定地工作。(4)对系统进行软件设计。以IAR Embedded Workbench软件作为下位机开发环境,实现井下ZigBee网络的信息采集和通信；以Lab VIEW作为上位机监测界面的开发平台,实现瓦斯、温湿度、二氧化碳等浓度的显示、存储、回放并实现预警功能,最后通过Web发布,使得远程用户能够对井下情况进行监测。(5)对系统进行了功能测试。本系统最后通过串口连接进行环境监测功能的测试,结果表明系统运行稳定、可靠,能持续有效地对环境参数进行监测。井下人员定位算法的仿真实验表明,该算法不仅具有自适应、提高定位精度的优点,而且能在相同锚节点密度下取得更好的定位效果。本系统将在煤矿井下安全监测领域具有一定的参考价值和发展前景。
【关键词】：ZigBee 煤矿 安全监测 CC2530 RSSI
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD76;TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 研究背景和意义7-8
• 1.2 井下安全监测技术的研究现状和趋势8-9
• 1.3 无线传感器网络研究介绍9-12
• 1.4 论文主要研究内容与安排12-13
• 1.5 本章小结13-14
• 第二章 煤矿井下安全监测系统整体设计方案14-30
• 2.1 煤矿井下环境和监测系统需求分析14-15
• 2.2 矿井下通信技术选择15-16
• 2.3 监测系统整体构架16-17
• 2.4 井下系统节点布置17-18
• 2.5 井下人员定位技术18-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第三章 系统硬件设计30-42
• 3.1 硬件选型30-36
• 3.2 双电源供电系统设计36-37
• 3.3 各节点结构37-39
• 3.4 硬件防爆设计39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 系统软件设计42-55
• 4.1 下位机软件开发环境介绍42-45
• 4.2 节点工作流程及采集程序45-51
• 4.3 系统上位机设计51-54
• 4.4 本章总结54-55
• 第五章 系统功能测试与结果分析55-60
• 5.1 环境监测功能测试55-56
• 5.2 定位算法仿真分析56-59
• 5.3 本章总结59-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 6.1 工作总结60
• 6.2 设计创新点60
• 6.3 工作展望60-62
• 参考文献62-64
• 致谢64-65
• 个人简介65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 韩克;;无线终端协议栈重配置技术研究[J];科协论坛(下半月);2009年05期

2 张清国;谢松;;无线传感器网络Range-free节点定位算法研究[J];现代计算机(专业版);2013年24期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 梁美妮;煤矿井下高压开关综合保护单元的研制[D];西安科技大学;2011年

2 孙延飞;基于无线传感器网络的煤矿安全监测及定位系统研究[D];辽宁工程技术大学;2011年

3 张冰洁;智能楼宇模拟量监测的无线传感器网络及拓扑控制[D];电子科技大学;2007年

4 吴伟;基于GPRS无线智能家居安防系统的研究与实现[D];河北工程大学;2009年

5 徐莉;无线传感器网络定位跟踪技术研究[D];大连理工大学;2009年

6 秦晓静;基于Zigbee技术的井下人员定位系统的研究[D];长春理工大学;2012年

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本文编号：795360