矿井下的人员信息采集系统设计

点梦时刻中国全新的“P2P”梦想与创意项目筹资平台设计、旅行、影视、摄影、科技、音乐、艺术、人文、出版、饮食、漫画游戏梦想从相信开始创意从筹资起步摘要我国的煤炭储量十分丰富，煤炭在我国能源体系中占有很重的地位。但是我国煤矿自然条件复杂，现有的煤矿环境监测系统不足以保证煤矿的安全生产。煤矿监测系统的落后在数据采集上表现在监测参数单一，在传输方式上表现在有线传输方式布网不灵活，网络维护开销大。在有线监控系统的基础上进一步融合基于无线传感器网络的多参数监测系统，构成煤矿安全监测无线与综合信息系统，将极大地提高煤矿环境监测与预警水平。正是在这种背景下，本文提出一种适合于煤矿环境监测的多参数监测无线传感器网络。本文首先对无线传感器网络的结构、分层模型和关键技术进行了介绍。并指出具有低功耗、通信可靠、网络的自组织、自愈能力强以及成本低廉等特点的ZigBee技术非常适合应用于矿井环境监测的无线传感器网络。矿井下的环境监测网络的设计包括硬件设计和软件设计两个方面。本论文的主要内容是对便携式传感器节点进行硬件设计，并实现节点间的通信。硬件设计主要介绍了传感器网络系统通常包括的传感器节点、汇聚节点以及其他一些外围电路的芯片的选型以及设计方法。在软件设计方面，介绍了Zigbee软件开发平台IAR和基于ZigBee2006协议栈库的ZigBee环境监测网络节点的软件设计。本文所构建的矿井下人员信息采集的ZigBee无线环境监测网络可自动组网，数据自动上传，监测点数量、位置可随时变化，实现了多节点、多参数的数据采集，弥补了现有监测手段设备复杂，在监测区域需大量布线、需建设大量基础设施，监测点位置不易变化，对突发事件无能为力等不足，为环境监测提供了一种新的方法。关键词：煤矿；ZigBee；无线传感器网络；CC2430；人员信息；点梦时刻中国全新的“P2P”梦想与创意项目筹资平台设计、旅行、影视、摄影、科技、音乐、艺术、人文、出版、饮食、漫画游戏梦想从相信开始’smore,theexistedcoalmineenvironmentmonitoringsystemsarebehindhand,whichpresentsintwoaspects.Thefirstoneisinflexiblewiredtransportationnetworklimitingmonitoringscopeandtheotheroneismostofthesystemcanonlymonitoringoneparameter,BothofthemresultinmanyProductionthreats.Therefore,WSN(wirelesssensornetwork)forcoalmineenvironmentmultiparametermonitoringisproposed.TheWSNisdeeplydiscussedinthepaperincludingthenetworkstructure,layermodelandsomekeytechnologies.ZigBeeisatypicalWSNprotocolthathasalotofuniquesuchaslowpowerconsumption,reliabledatacommunication,ad-hocandlowcost.Therearetwopartsinthedesign:hardwaredesignandsoftwaredesign.Inthehardwaredesign,differenthardwaremodulesaredescribedindetailincludingthemicroprocessor,sensorandantenna.Inthesoftwaredesign,monitoringsoftwareandnodesfirmwarearediscussed.Thewholesystemcanworkreliably.TemporaryinstallationissupportedbyThisZigBeemonitoringNetwork.Multi-node,multi-Parameterdatacollectionisachievedwithautomaticnetworksettingup,anddatatransmissionautomatic.Itsflexibilityallowsnetworknodestobeadding,removingorchanginginpositioneasily.Becauseoftheneedsofcomplexequipment,alotofcabling,andlargeinfrastructuremakestheexistingmeasureofenvironmentalmonitoringinabilityforunexpectedevents,anddifficulttomovenode’sPosition.Asanewapproachforenvironmentalmonitoring,thisZigBeenetworkcanoffsettheseinsufficiencies.KeyWords:Coalmine;ZigBee;Wirelesssensornetwork;CC2430;personnelinformation;点梦时刻中国全新的“P2P”梦想与创意项目筹资平台设计、旅行、影视、摄影、科技、音乐、艺术、人文、出版、饮食、漫画游戏梦想从相信开始本文主要研究内容..............错误!未定义书签。第2章矿井人员信息采集系统的总体设计方案错误!未定义书签。2.1无线传感器网络简介.............错误!未定义书签。2.3系统的总体设计................错误!未定义书签。第3章系统节点硬件设计..........错误!未定义书签。3.1传感器网络节点硬件总体设计.....错误!未定义书签。3.2射频模块CC2430的分析与应用....错误!未定义书签。3.3主要传感器选择................错误!未定义书签。3.4电源模块的设计................错误!未定义书签。3.5天线模块的设计................错误!未定义书签。3.6声光振动报警电路..............错误!未定义书签。3.7RS-485串行接口电路............错误!未定义书签。3.8硬件抗干扰设计................错误!未定义书签。第4章系统的软件设计..............错误!未定义书签。点梦时刻中国全新的“P2P”梦想与创意项目筹资平台设计、旅行、影视、摄影、科技、音乐、艺术、人文、出版、饮食、漫画游戏梦想从相信开始软件总体设计..................错误!未定义书签。4.2Zigbee协议标准...............错误!未定义书签。4.3系统的软件开发环境.............错误!未定义书签。4.4ZigBee网络终端节点的软件设计..错误!未定义书签。4.5ZigBee网络汇聚节点的软件设计..错误!未定义书签。4.6RS-485串口数据收发............错误!未定义书签。第5章总结与展望..................错误!未定义书签。5.1本文工作总结..................错误!未定义书签。5.2未来研究展望..................错误!未定义书签。参考文献............................................1致谢...............................................3附录1.............................................4附录2.............................................6外文资料............................................7中文译文...........................................11点梦时刻中国全新的“P2P”梦想与创意项目筹资平台设计、旅行、影视、摄影、科技、音乐、艺术、人文、出版、饮食、漫画游戏梦想从相信开始课题来源我国的煤炭储量十分丰富，煤炭在我国能源体系中占有很重的地位。近年来，随着对煤炭需求的高速增长，煤炭工业也得到很大发展，但是煤矿重大、特大事故时有发生，仍未实现对灾害事故的有效控制。矿井下环境是非常复杂的，矿井巷道内的风速、温度、湿度、煤尘、各类气体含量、矿井水对矿井下工作人员的健康乃至生命安全有着重要的影响。而且现有的井下环境监测系统，多采用有线技术进行网络组建。这类方案的特点是扩展性能差，布线繁琐，需要在矿井内设通信线路,传递监测信息生产过程中矿井结构在不停变化,加之有些坑道空间狭小,对通信线路的延伸和维护提出了很高的要求。一旦通信链路发生故障,整个监测系统就可能瘫痪，而且采用硬线连接，线路容易老化或遭到腐蚀、磨损故障发生率较高，误报警率高。我国煤矿自然条件复杂，现有的煤矿环境监测系统不足以保证煤矿的安全生产。煤矿监测系统的落后在数据采集上表现在监测参数单一，在传输方式上表现在有线传输方式布网不灵活，网络维护开销大。在有线监控系统的基础上进一步融合基于无线传感器网络的多参数监测系统，构成煤矿安全监测无线与综合信息系统，将极大地提高煤矿环境监测与预警水平。正是在这种背景下，本文提出一种适合于煤矿环境监测的多参数监测无线传感器网络。1.2研究背景及意义在经济全球化的浪潮中，能源仍然是经济、社会进步的主要物质基础。我国是产煤大国，己探明储量为114.5G吨，煤炭作为我国的主要能源，占一次能源消耗构成比例的75%。由于煤炭工业的基础地位，实现安全、高效地可持续发展是中国实现经济重大战略目标的可靠保证，对中国现在及其未来的国民经济发展起决定性作用，要确保煤炭产业健康有序的发展，矿井安全必须得到保障。一方面，由于煤炭开采属地下作业，生产环境恶劣，生产过程复杂，受到水、火、瓦斯、煤尘等多种自然灾害的威胁；另一方面，在煤炭资源特殊的生产环境中，矿井地下生产作业的人员集中、各种设备的交互使用的特点以及井下通信的多样性和随机性使井下作业和井上调度的通信困难程度进一步加大，致使煤矿生产问题较其他行业更重要、更复杂、更难解决。目前，我国煤矿安全技术与装备水平低，事故隐患多、矿井防灾和抗灾能力差，作点梦时刻ww