基于STM32和ZigBee技术的竖井监测系统的设计

发布时间：2017-08-26 02:07

  本文关键词：基于STM32和ZigBee技术的竖井监测系统的设计

  更多相关文章： 竖井 WSN STM32 ZigBee 井下测距

【摘要】：我国各种矿产资源丰富,但地质结构复杂,开发难度较大,井下透水及瓦斯爆炸等安全事故频发。而且随着现代化设备的不断装备,深井开采趋势的不断加深,矿井生产又面临许多新的技术安全问题,使矿井生产中的安全问题复杂化。利用传感器技术及无线通讯技术可实现各种环境数据的有效监测,从而实时监测到灾害的发生并有效降低带来的损失。井下监测系统无疑对井下高效、安全生产具有重大意义。发展井下安全监测已经成为实现井下安全生产的必要途径。论文以竖井为设计环境,结合监测目标设计了以井下实时测距为核心的集井下温湿度、可燃气体浓度、气压数据无线传输于一体的监测系统。满足了井下各项数据的监测和特殊状况下的报警要求,为煤炭、石油等矿井的安全生产提供了有力的保障。本设计的主要工作有:(1)设计了竖井监测系统。根据竖井监测系统的需求做了系统的总体设计,设计过程中考虑了设计的合理性、实用性、经济性、适应性等多方面的因素,对各个设计方案做了分析和说明。具体完成了无线传感网络节点的硬件设计,以及传感器的采集数据、ZigBee组网、上位机显示等软件设计。(2)搭建了模拟竖井监测系统。在实验室搭建了一个测量温湿度、可燃气体浓度、气压和下井平台测距的系统装置,对实验室环境下的温度、湿度、可燃气体浓度、气压及模拟下井平台测距这五个参数进行了测量。当监测数据超过设定的最大或最小范围时,设计系统实现报警功能。通过无线传输网络对采集的数据进行实时的、准确的传输并送到上位机显示。(3)进行了竖井监测系统的功能测试。分块测试收集和分析了各项数据,验证了各项功能的可行性,并做了测距关键部分的误差分析,整体测试结果表明设计系统满足应用要求。
【关键词】：竖井 WSN STM32 ZigBee 井下测距
【学位授予单位】：西北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD175
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 引言9
• 1.2 研究背景及意义9-10
• 1.3 井下监测系统国内外发展现状10-12
• 1.3.1 国外发展概况10-11
• 1.3.2 国内发展概况11-12
• 1.4 无线传感网络的研究和发展12-14
• 1.5 论文的主要研究内容14-16
• 第2章 ZigBee技术16-24
• 2.1 Zigbee技术简述16
• 2.2 ZigBee和其它通信技术比较16-17
• 2.3 ZigBee协议标准17-21
• 2.3.1 物理层（PHY）18-19
• 2.3.2 介质访问控制层（MAC）19
• 2.3.3 网络层（NWK）19-20
• 2.3.4 应用层（APL）20-21
• 2.4 ZigBee网络的拓扑结构21-22
• 2.5 Z-Stack协议栈及其工作流程22-23
• 2.6 本章小结23-24
• 第3章 总体设计24-29
• 3.1 系统的需求分析24
• 3.2 系统的技术分析24-26
• 3.2.1 信息传输系统分析24-25
• 3.2.2 传感器采集分析25
• 3.2.3 下井平台测距功能的分析25
• 3.2.4 系统供电及功耗分析25-26
• 3.2.5 系统防干扰分析26
• 3.3 监测系统的总体设计方案26-27
• 3.4 井下测量系统设计27-28
• 3.5 上位机监控系统设计分析28
• 3.6 系统拟达到的主要技术指标28
• 3.7 本章小结28-29
• 第4章 系统硬件设计29-42
• 4.1 处理器模块设计29-32
• 4.2 无线收发模块设计32-35
• 4.3 传感器模块的设计35-39
• 4.3.1 温湿度传感器35-36
• 4.3.2 可燃气体传感器36-38
• 4.3.3 气压传感器38-39
• 4.4 液晶显示模块39-40
• 4.5 声光报警模块40
• 4.6 电源管理模块设计40-41
• 4.7 本章小结41-42
• 第5章 系统软件设计42-54
• 5.1 下位系统软件开发环境介绍42-43
• 5.2 下位机主程序设计43-44
• 5.3 串行口软件设计44-45
• 5.4 液晶屏显示软件设计45-46
• 5.5 传感器采集软件设计46-48
• 5.5.1 DHT22采集部分46
• 5.5.2 MQ9采集部分46-47
• 5.5.3 BMP085采集部分47-48
• 5.6 下井平台测距数字滤波算法48-50
• 5.7 ZigBee组网软件设计50-52
• 5.7.1 终端节点软件设计50-51
• 5.7.2 路由器节点软件设计51
• 5.7.3 网络协调器软件设计51-52
• 5.8 上位系统软件开发环境及流程介绍52
• 5.9 上位机软件界面展示52-53
• 5.10 本章小结53-54
• 第6章 实验结果展示54-62
• 6.1 测试条件与环境54
• 6.2 传感器模块测试54-58
• 6.2.1 温湿度采集情况54-55
• 6.2.2 可燃气体转换情况55
• 6.2.3 气压测距转换情况55-58
• 6.3 无线通信测试58
• 6.4 报警模块测试58-59
• 6.5 整体调试结果59-61
• 6.6 本章小结61-62
• 第7章 总结与展望62-64
• 7.1 总结62-63
• 7.2 展望63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67

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