矿井瓦斯浓度监测及人员定位无线传感网络研究

摘要

煤矿安全生产和管理是项复杂的系统工程，其中有效的安全监测系统是其重要的组成部分，它在矿井的防灾、减灾方面以及提高生产效率方面起着决定性的作用。本课题的目的是开发一种性能稳定、造价低廉、维护简单的煤矿井下安全监测系统，实现矿井的环境监测和人员的跟踪定位，将人员伤亡和国家财产的损失降低到最低。
　　本文针对国内外煤矿安全监测系统的发展现状，阐述了无线传感网络应用于矿井环境的可行性和优势，分析了矿井综合监测系统的需求，阐述了无线传感网络应用于矿井环境的可行性和优势，提出了基于zigbee技术的无线与光纤网络相结合，集安全监测和人员定位的矿井安全监控系统解决方案，具有节点布置简单，方便网络扩展，定位精度高及成本低等优势。
　　本文以XBee_Pro无线收发芯片和C8051F系列单片机为核心设计了无线固定节点、移动矿工节点、遥控器的硬件电路，开发了固定节点网络和移动节点网络通信的软件平台。并研究和提出了适合于跟踪定位井下矿工的人员定位算法。通过对系统在楼道环境和实际煤矿环境的测试，试验表明，基于XBee_Pro的无线传感网络解决方案和基于RSSI的区域差分人员定位算法，完全满足矿井监测的需求和人员定位的要求。

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1 引言

1.1选题的背景及意义

1.2国内外煤矿安全监测系统研究现状

1.3基于ZigBee技术的无线传感网络

1.4主要研究内容

1.5论文组织结构

2 基于无线传感网络的矿井安全监测系统方案

2.1系统需求分析

2.2 ZigBee技术的优势

2.3 系统总体结构

2.4 系统技术指标

2.5 系统功能特点

2.6 本章小结

3 无线传感网络节点设计

3.1器件选择

3.2节点硬件设计

3.3遥控器设计

3.4节点网络软件设计

3.5 本章小结

4 井下无线定位算法研究

4.1定位技术概述

4.2矿井人员定位系统方案

4.3基于RSSI的区域差分修正定位算法

4.4 本章小结

5 系统性能测试

5.1测试平台

5.2数据采集测试

5.3无线通信距离测试实验

5.4监控平台性能测试

5.5系统通信稳定性实验

6 结论与展望

6.1总结

6.2工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢