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      畢業論文標題:

      無線網絡化Zigbee技術在礦井監控系統中的應用

       本文ID:LWGSW5281 價格:收費積分/100
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      本站會員可自行下載:下載地址 無線網絡化Zigbee技術在礦井監控系統中的應用 (收費:11800 積分)  

      電子通信論文編號:TX261  論文字數:20328,頁數:52

      目錄
      目錄 I
      無線網絡化Zigbee技術在礦井監控系統中的應用 III
      摘要 III
      關鍵詞 III
      ABSTRACT IV
      第一章 緒論 1
      1.1 問題的提出與研究意義 1
      1.1.1 問題的提出 1
      1.1.2 研究意義 1
      1.2國內外研究現狀 2
      1.3本論文研究內容 3
      第二章  Zigbee技術及其在礦井通信中應用的可行性分析 4
      2.1  目前現有幾種無線網絡標準的比較 4
      2.2  礦井設備及Zigbee技術的特點 5
      2.3 ZigBee技術的基本原理 8
      2.3.1物理層技術 11
      2.3.2 MAC層概述 13
      2.4 zigBee網絡拓撲結構 13
      2.4.1 星型拓撲結構網絡 14
      2.4.2 樹簇型網絡 14
      2.4.3 網狀(MESH)網絡 14
      2.4.4 小結 15
      第三章  ZigBee收發器CC2430主要結構 16
      3.1 無線收發芯片的選擇 16
      3.2無線收發模塊CC2430的主要特點 17
      3.3  CC2430芯片的引腳功能 18
      3.3.1  I/O端口線引腳功能 19
      3.3.2電源線引腳功能 20
      3.3.3 控制線引腳功能 20
      3.4  CC2430無線收發器 21
      第四章   系統總體方案設計 23
      4.1 整體設計思路 23
      4.1.1 系統的結構和功能 23
      4.1.2傳感器節點的關鍵組成 24
      4.2無線傳輸單元 25
      4.3電源模塊 26
      第五章    硬件設計 27
      5.1 中心節點無線收發硬件設計 27
      5.2  電源模塊的設計 28
      5.3  計算機接口電路的設計 29
      5.4瓦斯濃度采集模塊 30
      5.5 溫濕度采集模塊 33
      第六章 節點軟件設計 34
      6.1終端軟件設計 34
      6.2節點應用程序設計 34
      6.3 瓦斯濃度采集模塊 35
      6.4  溫濕度采集模塊 38
      6.4 電源能量檢測模塊 38
      第七章 結束語 41
      參考文獻 42
      致謝 43
      附錄 44
      附錄一:接收和發送數據部分程序 44

      摘要
       目前,國家對煤礦安全生產的重視程度己提高到前所未有的高度,但是煤礦安全生產事故還是不斷地發生,而事故發生后搶險救災和安全救護的不力,在很大程度暴露出目前的監控系統所存在的諸如對井下工作人員管理困難和無法實時全面檢測礦井環境變化等問題。
          本文著手于解決上述問題,介紹了以無線傳感器網絡技術為平臺的井下檢測系統的設計與實現。該系統由數據采集子系統、數據處理子系統和地面監控中心的管理子系統三部分組成。數據采集子系統采集移動傳感終端采集數據,然后將數據發送至數據處理子系統,由其完成對數據的分析與處理,最后將結果發送至管理子系統,從而完成對井下工作環境的監控。  
       針對無線傳感器網絡技術的特點,一項新的技術標準ZigBee技術在2002年被提出并不斷被更新和完善,并獲得了廣泛的支持。ZigBee技術作為一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的無線網絡技術,主要用于近距離無線連接。它有自己的協議標準,在數千個微小的傳感器之間相互協調實現通信,這些傳感器只需要很少的能量,以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳到另一個傳感器,所以其通信效率非常高。
          本文首先介紹了ZigBee技術的發展現狀、ZigBee技術規范及ZigBee芯片CC2430的特點。其次具體論述了采用CC2430完成溫濕度測量系統與瓦斯測量系統的設計方案,討論了無線網絡的功耗管理方法、無線網絡的配置、利用片內溫度傳感器與瓦斯傳感器檢測環境溫度和瓦斯濃度、從節點數據的發送、主節點對數據的接收及上傳給上位機顯示等內容。

      關鍵詞: 煤礦安全;無線傳感器網絡;ZigBee; IEEE802.15.4; CC2430;無線通信


      ABSTRACT

       At present, the state's coal mine safety production has to increase the degree of importance attached to an unprecedented level, but the production of coal mine safety accidents continue to occur, after the accident and emergency rescue and disaster relief and security of the poor ambulance to a large extent exposed the current monitoring the existence of the system of underground work, such as personnel management difficulties and can not be fully real-time detection of mines and other issues of environmental change.      In this paper, to solve the above problems started to introduce a wireless sensor network technology for mine detection system platform design and implementation. The system consists of data acquisition subsystem, data-processing subsystem and the ground to monitor the management subsystem is composed of three parts. Acquisition of mobile data acquisition subsystem sensor data collection terminal, and then the data sent to data processing subsystem, by its completion of the data analysis and processing, the final results sent to the management of Sub-Commission, which completed its monitoring of underground working environment.       Wireless sensor network technology for the characteristics of a new technology standard ZigBee technology has been put forward in 2002 and has been continuously updated and improved, and received wide support. ZigBee technology emerging as a close-up, low-complexity, low-power, low data rate, low-cost wireless networking technology, mainly for short distance wireless connection. It has its own protocol standards, in thousands of tiny sensors to achieve communication between the co-ordination, the sensor requires very little energy, a way to relay the data through radio waves from one sensor to another sensor, so its communication efficiency is very high.      This article first introduced the development of ZigBee technology, ZigBee technology ZigBee specification and characteristics of the CC2430 chip. The second discusses the use of specific temperature and humidity CC2430 complete measurement system with the gas measurement system design, to discuss the power consumption of wireless network management, wireless network configuration, the use of chip temperature sensors and gas sensors detect the ambient temperature and gas concentration, from node to send data, the main node to receive and upload data to the host computer display, etc.

      Key words: coal mine safety; wireless sensor networks; ZigBee; IEE802.15.4; CC2430; wireless communicatio


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