基于物联网的矿山环境感知器研究与设计

摘要

物联网为煤矿安全监督管理引入了新的理念、新的技术和新的方法。把感应器嵌入到煤矿安全监控系统中，感知煤矿“人员、机械、环境”方面的各种状态信息。将现有分散、独立、单一的网络监管平台提升为系统、开放、多元的综合网络监管平台，实现人与机械、环境等物理系统的整合，物与物、人与物的互相联动，从而保证煤矿的安全生产，实现安全监督管理中“物物互联、智能感知、物物互动、智慧处理”的设想。
　　无线传感器网络是物联网发展的关键技术，它是近几年兴起的技术，以其布网方便、低功耗、低价格等特点，引起了广泛的关注。将其应用于煤矿的安全监测上，是对现有有线监测系统很好的补充，尤其用在有线监测网络无法监测的一些盲区，以及无法布线的地方。无线监测与有线监测相结合将极大的提高煤矿的安全水平。
　　本课题将基于物联网中的无线传感器网络技术，研究并设计一种运用在煤矿井下的矿山环境感知器系统。感知层采用基于ZigBee技术的无线传感器网络，结合煤矿现有的井下骨干网组建井下环境感知系统。无线传输采用的射频模块是CC2530。人员携带的设备和传输设备使用基于ARM920T内核的S3C2410A微控制器芯片。本系统的研究目的是方便监控中心和工作人员实时掌握井下的环境信息，并且具有人员定位和考勤的功能，在紧急情况下可辅助救援。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景与研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 物联网关键技术概述

1．3．1 无线通信技术概述

1．3．2 无线传感器网络概述

1．4 课题的研究内容

1．5 本文的组织结构

2 矿山环境感知器总体方案设计

2．1 ZigBee技术

2．2 系统需求分析

2．3 系统总体设计

2．4 本章小结

3 矿山环境感知器硬件设计

3．1 系统硬件总体设计

3．1．1 环境参数感知节点设计

3．1．2 便携式移动终端设计

3．1．3 传输分站设计

3．2 射频收发模块设计

3．3 传感器模块设计

3．4 传感器接口电路设计

3．5 便携式移动终端与传输分站的主控模块设计

3．5．1 主控模块核心电路—S3C2410A介绍

3．5．2 主控模块基本电路设计

3．5．3 接口电路设计

3．6 图像采集模块

3．7 本章小结

4 矿山环境感知器软件设计

4．1 软件开发平台的选择

4．1．1 基于CC2530芯片的软件设计

4．1．2 基于S3C2410A芯片的软件设计

4．2 环境参数感知节点的软件流程

4．3 图像采集传输的软件设计

4．4 本章小结

5 系统测试与分析

5．1 感知器节点的组网性能测试

5．2 现场画面的图像传输性能测试

5．3 ZigBee传输的性能参数分析

5．4 Z-Stack网络建立

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 下一步研究与展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果