基于ZigBee技术的煤矿井下应急救援通信系统研究
发布时间：2021-08-03 02:04
当今,我国百分之七十的能源是煤炭资源,进入二十一世纪以来,国际化的经济格局促使我国的经济迅猛发展,对能源的需求越来越多,导致煤炭开采量增大,随之而来的是煤矿安全问题不断出现。如何能够在矿井灾难发生时进行及时救援,并防止二次灾害发生,保障救援工作的顺利进行,成为当今煤炭安全生产管理领域研究的热点问题。本文通过查阅大量国内外相关文献,对煤矿井下应急救援通信系统的国内外发展现状及存在的问题进行深入分析,设计了基于ZigBee技术的煤矿井下应急救援通信系统。该系统为煤矿井下生产环境的安全提供了保障,并能够做到在矿难发生时及时抢救受难人员,保证救援工作顺利进行。煤矿井下应急救援通信系统分为:井下通信分站、ZigBee协调器节点、井下环境参数采集模块等几部分。井下通信分站采用STM32微处理器实现对整个分站系统的控制,其中包括分析处理井下环境参数采集节点采集到的环境参数和附近作业人员的位置信息;在嵌入式操作系统下,通过以太网将数据传送至控制中心。井上监控中心可以根据井下反馈的信息给出相应的应急救援预案,从而实现实时监控,确保井下环境安全。ZigBee协调器以CC2530为处理芯片,主要管理启动和配...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 煤矿井下应急通信技术的发展方向
1.3 本课题主要研究内容
第2章 井下救援系统的相关技术及总体方案
2.1 工业现场总线技术
2.2 短距离无线通信技术
2.2.1 短距离无线通信技术的研究
2.2.2 ZigBee无线通信技术特点
2.3 工业以太网技术研究
2.4 系统的需求分析及方案
2.4.1 主要功能及技术要求
2.4.2 系统的整体解决方案
2.4.3 井下通信分站方案设计
2.4.4 ZigBee无线通信终端采集节点方案设计
2.4.5 系统防爆设计
2.5 本章小结
第3章 系统硬件电路设计
3.1 无线通信模块的硬件电路设计
3.1.1 ZigBee核心芯片性能分析
3.1.2 ZigBee协调器电路
3.2 井下环境参数采集电路设计
3.2.1 瓦斯浓度采集电路
3.2.2 氧气浓度采集电路
3.2.3 一氧化碳浓度采集电路
3.2.4 温度采集电路
3.3 人员位置信息采集模块
3.4 报警装置接口电路
3.5 CAN转以太网模块设计
3.5.1 以太网接口电路
3.5.2 以太网驱动电路设计
3.6 RS232串口通信电路
3.7 电源稳压电路
3.8 本章小结
第4章 系统软件设计
4.1 通信分站软件设计
4.1.1 校验码的选择
4.1.2 以太网通信协议分析
4.2 ZigBee协调器网络的创建
4.3 井下甲烷浓度采集流程
4.4 CAN转以太网的工作流程
4.5 本章小结
第5章 系统测试
5.1 系统调试
5.1.1 开发调试平台及调试工具
5.1.2 以太网与上位机通信调试
5.2 无线通信模块综合测试
5.2.1 ZigBee节点间的通信测试
5.2.2 ZigBee节点信号测试
5.2.3 ZigBee人员定位误差分析
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于物联网技术的煤矿通风智能监控系统[J]. 黄书卫. 中国科技信息. 2015(05)
[2]一种新型煤矿灾害信息探测机器人系统设计[J]. 秦玉鑫,杜翠洁,王红旗,王裕清. 工矿自动化. 2015(02)
[3]基于无线MESH网络的煤矿应急救援通信系统研究与设计[J]. 巫正中,李先利,张家为. 中国煤炭. 2014(11)
[4]基于STM32F103的贴片机控制系统的设计与实现[J]. 董昊,石九龙,刘锦高. 电子设计工程. 2014(04)
[5]煤矿多功能便携环境参数检测仪[J]. 刘江霞,范宝德. 仪表技术与传感器. 2014(02)
[6]嵌入式系统CRC循环冗余校验算法设计研究[J]. 彭伟. 南京信息工程大学学报(自然科学版). 2012(03)
[7]基于工业以太网的煤矿轨道运输监控系统研究[J]. 徐育军,徐敏,张先锋,魏华峰,槐利. 工矿自动化. 2012(06)
[8]基于STM32和CAN总线的智能数据采集节点设计[J]. 张河新,王晓辉,黄晓东. 化工自动化及仪表. 2012(01)
[9]KJ133人员定位系统在大屯煤电公司的应用[J]. 朱守刚. 能源技术与管理. 2011(04)
[10]透地通信系统研究进展[J]. 孙红雨,王娜,郭银景,张计芬. 山东科技大学学报(自然科学版). 2011(03)
硕士论文
[1]基于GPRS无线图像监控系统的研究和应用[D]. 季瑞松.浙江大学 2004
本文编号：3318703
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 煤矿井下应急通信技术的发展方向
1.3 本课题主要研究内容
第2章 井下救援系统的相关技术及总体方案
2.1 工业现场总线技术
2.2 短距离无线通信技术
2.2.1 短距离无线通信技术的研究
2.2.2 ZigBee无线通信技术特点
2.3 工业以太网技术研究
2.4 系统的需求分析及方案
2.4.1 主要功能及技术要求
2.4.2 系统的整体解决方案
2.4.3 井下通信分站方案设计
2.4.4 ZigBee无线通信终端采集节点方案设计
2.4.5 系统防爆设计
2.5 本章小结
第3章 系统硬件电路设计
3.1 无线通信模块的硬件电路设计
3.1.1 ZigBee核心芯片性能分析
3.1.2 ZigBee协调器电路
3.2 井下环境参数采集电路设计
3.2.1 瓦斯浓度采集电路
3.2.2 氧气浓度采集电路
3.2.3 一氧化碳浓度采集电路
3.2.4 温度采集电路
3.3 人员位置信息采集模块
3.4 报警装置接口电路
3.5 CAN转以太网模块设计
3.5.1 以太网接口电路
3.5.2 以太网驱动电路设计
3.6 RS232串口通信电路
3.7 电源稳压电路
3.8 本章小结
第4章 系统软件设计
4.1 通信分站软件设计
4.1.1 校验码的选择
4.1.2 以太网通信协议分析
4.2 ZigBee协调器网络的创建
4.3 井下甲烷浓度采集流程
4.4 CAN转以太网的工作流程
4.5 本章小结
第5章 系统测试
5.1 系统调试
5.1.1 开发调试平台及调试工具
5.1.2 以太网与上位机通信调试
5.2 无线通信模块综合测试
5.2.1 ZigBee节点间的通信测试
5.2.2 ZigBee节点信号测试
5.2.3 ZigBee人员定位误差分析
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于物联网技术的煤矿通风智能监控系统[J]. 黄书卫. 中国科技信息. 2015(05)
[2]一种新型煤矿灾害信息探测机器人系统设计[J]. 秦玉鑫,杜翠洁,王红旗,王裕清. 工矿自动化. 2015(02)
[3]基于无线MESH网络的煤矿应急救援通信系统研究与设计[J]. 巫正中,李先利,张家为. 中国煤炭. 2014(11)
[4]基于STM32F103的贴片机控制系统的设计与实现[J]. 董昊,石九龙,刘锦高. 电子设计工程. 2014(04)
[5]煤矿多功能便携环境参数检测仪[J]. 刘江霞,范宝德. 仪表技术与传感器. 2014(02)
[6]嵌入式系统CRC循环冗余校验算法设计研究[J]. 彭伟. 南京信息工程大学学报(自然科学版). 2012(03)
[7]基于工业以太网的煤矿轨道运输监控系统研究[J]. 徐育军,徐敏,张先锋,魏华峰,槐利. 工矿自动化. 2012(06)
[8]基于STM32和CAN总线的智能数据采集节点设计[J]. 张河新,王晓辉,黄晓东. 化工自动化及仪表. 2012(01)
[9]KJ133人员定位系统在大屯煤电公司的应用[J]. 朱守刚. 能源技术与管理. 2011(04)
[10]透地通信系统研究进展[J]. 孙红雨,王娜,郭银景,张计芬. 山东科技大学学报(自然科学版). 2011(03)
硕士论文
[1]基于GPRS无线图像监控系统的研究和应用[D]. 季瑞松.浙江大学 2004
本文编号：3318703
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/3318703.html
