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基于ZigBee技术的无线传感器节点在煤矿安全监测中的预研究
作 者: 赵智慧
导 师: 李冶
学 校: 吉林大学
专 业: 测试计量技术及仪器
关键词: ZigBee技术 PIC18LF4620 监测 煤矿安全 瓦斯浓度
分类号: TP277
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
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内容摘要
ZigBee是部署无线传感器网络(Wireless Sensor Network:WSN)的新技术。它是一种短距离、低速率无线网络技术,是一种介于无线标记技术和BlueTooth(蓝牙)之间的技术提案。ZigBee采用一般IEEE 802.15.4收发器技术与ZigBee协议栈的组合,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,所以它们的通信效率非常高,将此项技术应用到各种实际中是当前的国际热点。论文对Microchip公司提供的公开免费的ZigBee协议栈进行了研究,将ZigBee技术具体的应用到了煤矿安全监测中。简要介绍了该系统的工作原理及设计思想,通过各个不同的传感器终端节点监测矿井的安全。终端节点由两部分构成,一部分是完成检测数据的传感器模块,另一部分是完成通信的无线收发模块。在设计的监控系统中,基于LabWindows/CVI及VC环境开发了矿井安全监测系统的演示软件,实现了传感器节点的系统集成及煤矿安全的远程监控。节点可以定时触发的方式,将传感器采集的信息像接力一样转发送到监控中心。论文在研制的系列节点基础上给出了系统构建的实验模型。通过实践论证,采用Microchip ZigBee技术协议栈可以较容易的实现应用系统的构建,充分体现了无线传感器网络技术的优势。
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全文目录
内容提要 4-7 第1章 绪论 7-12 1.1 矿井安全监测系统的发展概况 7 1.2 基于ZIGBEE 技术解决方案的提出 7-8 1.3 ZIGBEE 技术的国内外研究现状 8-9 1.3.1 国外研究现状 8 1.3.2 国内研究现状 8-9 1.4 论文研究意义 9-10 1.5 本文主要研究内容 10-12 第2章 无线通信技术ZIGBEE 标准 12-19 2.1 ZIGBEE 标准概述 12-17 2.1.1 ZigBee 技术 12 2.1.2 ZigBee 与其他无线通信技术的比较 12-13 2.1.3 IEEE802.5.4 简介 13-14 2.1.4 设备类型 14 2.1.5 网络配置 14-16 2.1.6 数据传输机制 16 2.1.7 数据帧的定义 16-17 2.2 MICROCHIP 协议栈 17-19 2.2.1 Microchip 协议栈的架构 17-18 2.2.2 Microchip 协议栈的特点 18 2.2.3 最新版Microchip 协议栈的不足和改进 18-19 第3章 矿井安全监测系统的总体设计 19-22 3.1 矿井安全监测系统构建目标 19-20 3.2 基于ZIGBEE 应用系统的总体设计方案 20-21 3.3 关键技术分析 21-22 第4章 节点硬件模块的研制 22-41 4.1 节点模块研制总体概述 22-23 4.2 全功能设备节点(FFD)的研制 23-27 4.2.1 主控模块 23-25 4.2.2 射频模块 25-26 4.2.3 主控模块与射频模块的连接 26-27 4.3 精简功能设备节点(RFD)的研制 27-33 4.3.1 RFD 的硬件体系架构 27-28 4.3.2 瓦斯传气体感器终端节点的研制 28-30 4.3.3 温度传感器终端节点的研制 30-31 4.3.4 人体红外感应终端节点的研制 31-33 4.4 嵌入式MICROCHIP 协议栈的设计与实现 33-39 4.4.1 Microchip 协议栈简介 33-35 4.4.2 Microchip 协议栈中的主要改动 35-36 4.4.3 节点模块的固件程序 36-39 4.5 本章小结 39-41 第5章 矿井安全监测演示软件的设计 41-48 5.1 演示软件设计概述 41 5.2 基于LABWINDOWS/CVI 的监测软件 41-42 5.3 基于VC 的演示软件的开发 42-47 5.3.1 串口通信 43-45 5.3.2 数据库技术 45-47 5.3.3 VC 平台下调用DLL 动态链接库实现系统的集成 47 5.4 本章小结 47-48 第6章 演示系统实验 48-54 6.1 节点设计实物 48 6.2 微型监测系统的构建及实验结果 48-52 6.2.1 演示系统的构建 48-49 6.2.2 实验演示过程 49-51 6.2.3 节点的性能测试结果 51-52 6.3 ZIGBEE 技术在矿井安全监测系统中的应用研究 52-53 6.3.1 应用意义 52 6.3.2 矿井安全监控系统需要重视的问题 52-53 6.4 本章小结 53-54 第7章 全文总结 54-56 7.1 研究工作总结 54 7.2 进一步研究建议 54-56 参考文献 56-58 详细摘要 58-60 Abstract 60-62 致谢 62
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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