基于WSN的鎢礦尾礦庫安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、鎢礦尾礦庫是維持鎢礦礦山正常生產(chǎn)的必要設(shè)施,也是鎢礦的重大危險源,對鎢礦尾礦庫的安全監(jiān)測預(yù)警成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的鎢礦尾礦庫安全監(jiān)測多采用人工觀測和有線傳輸?shù)男问?測量周期長、效率低,監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時性不高?，F(xiàn)場有線傳輸存在安裝和維護(hù)成本高、布線復(fù)雜且極易損壞、傳輸距離受到一定的限制等缺陷。近年興起的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于其生存能力強(qiáng)、精確性和可靠性高、動態(tài)自組網(wǎng)方式、可擴(kuò)展性強(qiáng)、低功耗等優(yōu)點(diǎn),能很好解決當(dāng)前鎢礦尾礦庫安全監(jiān)測存在的

2、問題。
　　本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的研究內(nèi)容,提出將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到鎢礦尾礦庫的安全監(jiān)測預(yù)警中,重點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)、簇樹型組網(wǎng)路由算法改進(jìn)、傳感器節(jié)點(diǎn)軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及上位機(jī)管理系統(tǒng)的開發(fā):
　　(1)首先針對鎢礦尾礦庫的現(xiàn)狀、特點(diǎn)和安全監(jiān)測要求,研究尾礦庫的主要危害形式,確定安全監(jiān)測系統(tǒng)需要監(jiān)測的主要指標(biāo)參數(shù),根據(jù)尾礦庫的實(shí)際情況合理布置監(jiān)測點(diǎn),完成系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)。
　　(2)針對鎢礦尾礦庫監(jiān)測

3、預(yù)警系統(tǒng)實(shí)際需求,從優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)路徑、均衡網(wǎng)絡(luò)能量、增加網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量等方面對Cluster-Tree路由算法進(jìn)行改進(jìn),增強(qiáng)了無線ZigBee網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸能力及穩(wěn)定性。
　　(3)采用低功耗CC2530片上系統(tǒng)作為微處理器及無線通信單元完成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì),針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量受限的不足,設(shè)計(jì)基于太陽能電池組、超級電容和鋰電池混合的傳感器節(jié)點(diǎn)供電方式。
　　(4)在ZigBee2007協(xié)議棧的集成環(huán)境中完

4、成三類節(jié)點(diǎn)的無線組網(wǎng)、數(shù)據(jù)交互、串口通信等軟件設(shè)計(jì)。以LabVIEW為開發(fā)工具設(shè)計(jì)上位機(jī)管理系統(tǒng),實(shí)時采集并以圖表形式顯示監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù),當(dāng)采集到的監(jiān)測參數(shù)值超過預(yù)設(shè)的安全閾值時進(jìn)行聲光報警。后臺數(shù)據(jù)庫采用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)SQL Server2005進(jìn)行了數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲、查詢報表、打印等功能。
　　(5)研究運(yùn)用支持向量機(jī)回歸(SVR)算法對監(jiān)測參數(shù)建立數(shù)據(jù)預(yù)測模型。通過LabVIEW后面板調(diào)用Matlab軟件作