基于ZigBee的甲烷监测系统设计
本文关键词： 甲烷监测 催化燃烧 传感器节点 Zig Bee 出处：《哈尔滨理工大学》2017年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：近年来煤矿的安全生产问题频繁发生,煤矿瓦斯安全事故需防范重视。煤矿瓦斯的主要成分是甲烷,现有的甲烷安全监测系统大多采用有线连接方式,测量距离的局限性很大。矿井设备向下深入推进作业时会发生位置变化,而有线网络无法及时跟进易造成监测盲区。将无线通信技术嵌入到现有有线甲烷监测网络中,即可构建一个信息传递更全面的井下甲烷监测系统,改善瓦斯监测领域中存在的问题。本文通过对甲烷检测技术和无线通信技术的梳理总结,选择催化燃烧式传感器、ZigBee无线技术解决方案。系统结构包括传感器节点、路由器、网络协调器三个部分。传感器节点采用高效脉宽调制甲烷检测方法,通过传感器及其前端电路将环境中的甲烷浓度信息转换为模拟信号送给单片机,由无线通信电路读取单片机的输出信息并以Zig Bee无线传输的方式与路由器建立连接;路由器主要功用为拓展传输路由距离,连接终端传感器监测节点。网络协调器负责Zig Bee传感器组网,设置网络参数,显示监测节点浓度值。系统中的无线通信电路采用TI公司的CC2530无线芯片,节点采用间歇式工作方式来节省电能,满足了安全性和实用性的需要。通过对样机进行系统测试,测试结果表明本系统的参数性能满足国家对煤矿安全监测系统的要求,其可减少矿井实际生产中安全事故的发生。
[Abstract]:In recent years, the coal mine safety production problem frequently occurs, the coal mine gas safety accident needs to be paid attention to. The main component of the coal mine gas is methane, the existing methane safety monitoring system mostly adopts the wired connection way. The limitation of measuring distance is very great. The location of mine equipment will change when pushing down deeply into the operation, while the wired network can't follow up in time, and it is easy to cause the monitoring blind area. The wireless communication technology is embedded into the existing wired methane monitoring network. A more comprehensive underground methane monitoring system can be constructed to improve the existing problems in the field of gas monitoring. This paper summarizes the methane detection technology and wireless communication technology. The system structure includes three parts: sensor node, router and network coordinator. The sensor node adopts high efficiency pulse width modulation methane detection method. The methane concentration information in the environment is converted to analog signal by the sensor and its front-end circuit. The output information of the MCU is read by the wireless communication circuit and connected with the router by Zig Bee wireless transmission mode. The main functions of the router are to extend the transmission route distance and to connect the terminal sensor monitoring node. The network coordinator is responsible for organizing the Zig Bee sensor network and setting the network parameters. The wireless communication circuit in the system adopts TI's CC2530 wireless chip, the node uses intermittent mode to save electric energy, and meets the need of safety and practicability. The test results show that the performance of the system can meet the requirements of the national coal mine safety monitoring system, and it can reduce the occurrence of safety accidents in actual mine production.
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD712.55;TN92;TP274
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