礦用無線多參數(shù)傳感器設計的研究與實現(xiàn).pdf

1、安全一直是煤礦生產(chǎn)的核心內(nèi)容。我國煤礦安全事故時有發(fā)生，造成了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，安全生產(chǎn)是煤炭行業(yè)的迫切需求。煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)可以在煤礦安全生產(chǎn)中發(fā)揮巨大的作用，其中對煤礦井下環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測更是重中之重。
　　在現(xiàn)有的煤礦環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)中，主要通過有線或者單一無線協(xié)議進行通信。在采用有線通信的監(jiān)測系統(tǒng)中，采集節(jié)點的布置受限于通信線纜，不便于靈活安放，此外新增加的線纜不僅成為了礦井中新的隱患，還何有可能在井下嚴苛的工作條件

2、下發(fā)生故障;在采用單一無線協(xié)議通信的監(jiān)測系統(tǒng)中，絕大多數(shù)選擇ZigBee技術(shù)作為傳輸方式，但煤礦井下特殊的空間結(jié)構(gòu)非常不利于長距離無線通信，采用ZigBee技術(shù)進行通信只能采取單鏈、中繼的方式，中繼節(jié)點通信壓力大，嚴重影響使用壽命，且非常容易由于單個中繼節(jié)點的故障導致整個系統(tǒng)的失效。同時，ZigBee作為一種低速率的無線通信技術(shù)，單個節(jié)點難以承受整個煤礦井下所有節(jié)點的數(shù)據(jù)流，并且限制了高傳輸速率功能的擴展。針對這些問題，設計了一種依托井

3、下工業(yè)以太網(wǎng)，結(jié)合ZigBee與WiFi無線技術(shù)，集成采集煤礦井下多種環(huán)境參數(shù)的煤礦混合無線網(wǎng)絡多參數(shù)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)安裝方便，可移動采集，傳輸信道容量大，后臺數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)便于實現(xiàn)煤礦信息化。
　　本文主要研究內(nèi)容:
　　設計實現(xiàn)微型化、低功耗節(jié)點。系統(tǒng)包括多參數(shù)采集節(jié)點與ZigBee-WiFi網(wǎng)關(guān)節(jié)點，數(shù)據(jù)采集節(jié)點完成對煤礦井下瓦斯?jié)舛?、一氧化碳濃度、氧氣濃度、溫度以及濕度的采集，將采集到的?shù)據(jù)傳輸至ZigBee-Wi

4、Fi網(wǎng)關(guān)節(jié)點;ZigBee-WiFi網(wǎng)關(guān)節(jié)點完成ZigBee協(xié)議與WiFi協(xié)議間的轉(zhuǎn)換，將環(huán)境參數(shù)最終通過井下以太網(wǎng)進行傳輸。
　　設計實現(xiàn)ZigBee-WiFi混合無線網(wǎng)絡通信模式。系統(tǒng)中ZigBee與WiFi無線網(wǎng)絡并存，結(jié)合了ZigBee網(wǎng)絡組網(wǎng)靈活、功耗低與WiFi網(wǎng)絡信道容量大、易于匯入以太網(wǎng)的優(yōu)點，實現(xiàn)了井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的整體覆蓋。
　　設計實現(xiàn)后臺數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。依托串口通信設計了單上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)場環(huán)