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基于Zigbee的矿井人员体征监测系统研究

作　者: 黄平云
导　师: 王卫亚
学　校: 长安大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 无线传感器网络 生命体征 矿井环境 同向梯度 接收信号强度指示
分类号: TD76
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 123次
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内容摘要


随着我国经济建设的高速发展,对矿产资源的需求日益扩大,各地也加强了对矿产资源的开采。由于现有的矿井生产环境恶劣,通信技术手段落后,恶性事故时有发生,给矿井的安全生产和井下人员人身安全带来严重危害,因此有必要采用先进的技术手段对矿井环境和井下人员进行实时监测,以及时发现矿井中安全隐患,并能在发生安全事故后对救援工作起到辅助作业,给救援提供精确可靠的井下环境信息和井下人员位置和体征信息。作为一种全新的信息获取和处理技术,无线传感器网络具有低功耗、低成本、分布式和自组织等特性,非常适合于井下监控。本文将Zigbee无线传感器网络技术引入矿井管理,利用无线传感器网络对矿井环境及矿工生命体征进行监测。本文在分析井下人员体征信息和环境信息检测需求的基础上,结合Zigbee无线传感器网络的特点,针对矿井巷道的特殊结构,提出了满足矿井人员体征检测需求的Zigbee网络拓扑结构和系统总体结构；并根据系统的总体结构,在分析现有Zigbee协议实现方法的基础上,利用CC243、MQ9和HK2000等设计了带环境监测功能的路由节点、便携式的井下人员体征信息采集节点和连接监控中心的汇聚节点；对监控中心的功能和需求进行了分析研究,利用SQLServer数据库设计了监控中心的监控软件。经过测试,该系统工作稳定可靠,可以通过监控中心实时监控井下人员体征信息和位置信息,也可以通过路由节点和井下人员携带的环境监测传感器及时掌握井下的环境信息。因此,采用Zigbee网络实现井下人员体征检测和环境检测是可行的。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
    1.2.1 国外研究及应用现状  11
    1.2.2 国内研究及应用现状  11-12
    1.2.3 我国矿井监测系统存在的问题  12-13
  1.3 论文研究目标和内容  13-14
    1.3.1 研究目标  13
    1.3.2 研究内容  13-14
第二章 Zigbee技术及WBAN技术  14-19
  2.1 Zigbee技术的研究与应用现状  14-15
    2.1.1 Zigbee技术及特点  14-15
    2.1.2 Zigbee技术应用现状分析  15
  2.2 WBAN技术的研究与应用  15-17
    2.2.1 WBAN技术的概念  15-16
    2.2.2 WBAN技术应用现状分析  16-17
  2.3 其它相关技术  17-18
    2.3.1 人体体征信息  17
    2.3.2 脉搏体征信息及采集  17-18
    2.3.3 体温信息及采集  18
  2.4 本章小结  18-19
第三章 系统总体方案设计  19-24
  3.1 系统设计目标  19
    3.1.1 系统设计目标  19
    3.1.2 系统设计要求  19
  3.2 系统总体结构  19-20
  3.3 体征信息采集和路由节点功能设计  20-22
    3.3.1 体征信息采集节点的功能和结构  20-21
    3.3.2 路由节点和汇聚节点的功能与结构  21-22
  3.4 监控中心功能设计  22-23
    3.4.1 监控中心的功能  22
    3.4.2 监控中心的结构  22
    3.4.3 监控系统的功能模块  22-23
  3.5 本章小结  23-24
第四章 硬件系统设计与实现  24-30
  4.1 常用的硬件芯片及选型  24-25
    4.1.1 常见的Zigbee技术方案  24
    4.1.2 CC2431的特性  24-25
  4.2 体征信息采集节点设计与实现  25-28
    4.2.1 体征信息传感器和环境传感器  25-27
    4.2.2 体征信息采集节点结构设计  27
    4.2.3 体征信息采集节点原理图设计  27-28
  4.3 路由节点与汇聚节点设计与实现  28-29
    4.3.1. 串口通信模块  28
    4.3.2 天线设计  28
    4.3.3 原理图设计  28-29
  4.4 本章小结  29-30
第五章 管理中心系统设计与实现  30-63
  5.1 管理中心的功能要求  30-33
    5.1.1 管理中心的功能  30
    5.1.2 管理中心功能模块设计  30-31
    5.1.3 变量及控件编号定义  31-33
  5.2 系统窗体模块设计与实现  33-35
    5.2.1 系统窗体设计的流程  33
    5.2.2 主窗体设计的实现  33-35
  5.3 实时显示的设计与实现  35-39
    5.3.1 实时显示模块的流程  35-36
    5.3.2 人员实时定位及显示的实现  36-39
  5.4 数据查询的设计与实现  39-49
    5.4.1 数据查询模块的流程  39-40
    5.4.2 数据查询模块的实现  40-49
  5.5 告警管理的设计与实现  49-54
    5.5.1 告警管理模块的流程  49-50
    5.5.2 告警管理模块的实现  50-54
  5.6 数据统计的设计与实现  54-57
    5.6.1 数据统计模块的流程  54-55
    5.6.2 数据统计模块的实现  55-57
  5.7 系统维护模块的实现  57
    5.7.1 软件维护  57
    5.7.2 数据库维护  57
  5.8 系统信息显示的实现  57-59
  5.9 数据传输的实现  59-62
    5.9.1 数据查询模块的流程  59
    5.9.2 串口通信的实现  59-61
    5.9.3 插入到数据库的实现  61-62
  5.10 本章小结  62-63
第六章 系统测试分析  63-68
  6.1 人员实时定位模块的测试  63-64
  6.2 数据查询的测试  64-65
  6.3 告警管理的测试  65-66
  6.4 数据统计的测试  66-67
  6.5 系统维护模块的测试  67
  6.6 本章小结  67-68
结论与展望  68-69
  1. 结论  68
  2. 展望  68-69
参考文献  69-72
攻读学位期间取得的研究成果  72-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山安全与劳动保护 > 矿山安全监测系统
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