基于无线传感器网络的井下甲烷浓度检测系统设计

发布时间：2020-09-22 12:57

　　 我国煤炭生产中,生产安全总是与矿工的安危息息相关,每每矿井瓦斯爆炸都牵动人心,令人心惊胆战。就我国煤矿而言,“瓦斯”这一术语词单指甲烷(CH4),它来源于英文单词“Gas”。甲烷的浓度是影响矿井安全的一个重要因素,通过检测甲烷的浓度降低事故的发生率也是最常见的方法。目前我国煤矿甲烷监控普遍有两种,一是由专业人员携带便携式瓦斯检测仪定时定点去检测,这样不全面且无法形成网络,有一定的弊端；二是采用工业总线作为基础,这些线路较为复杂,必须由专业人士搭建并维修,并且搭建线路困难、不灵活、且容易被阻断或有盲点。相对现有煤矿甲烷检测技术,本文设计一种基于无线传感器网络的井下甲烷浓度检测系统。无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)具有结构简单、效率高、价格低廉、安全可靠等优势。本文设计了基于无线传感器网络的井下甲烷浓度检测系统,本体系集检测甲烷浓度,数据无线通讯,浓度超限报警,显示浓度数据实时变化,存储历史数据等功能为一体,可在地面上直接监测到井下甲烷浓度,有效的实现了井下甲烷浓度的及时检测并实时监控井下安全。本文选用金属氧化物半导体传感器检测甲烷浓度,纯净甲烷为实验室自行制取,选择MATLAB软件对传感器实施物理标定,使用TI公司生产的CC2530做微处理器,使用ZigBee协议栈组网通信,利用LABView软件,策画友好型人机交互界面。成功搭建系统后,通过多次实验测试得出,节点能实时准确的采集甲烷浓度数据,甲烷气体浓度检测的灵敏度为8.29,系统能够快速组网传输数据,上位机软件可以准确的监测井下甲烷浓度实时变化,系统的误差在4%以内。
【学位单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TD712;TP212.9;TN929.5

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本文编号：2824419