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《西南交通大学》 2008年
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无线传感器网络在煤矿安全监测中的应用

张嘉怡  
【摘要】: 中国能源需求的67%来自煤炭,近年来煤矿开采造成的各种煤矿事故仍然高居不下,给国家和人民生命财产造成巨大损失。为了满足国民经济高速发展的需要,煤矿安全正成为全国工业安全生产工作的重中之重。目前传统的RFID技术有效作用距离很短,如何解决井下无线通信距离受限这一瓶颈问题,将井下的温度、湿度、瓦斯气体浓度及时有效地传输到地面的监测系统是现阶段煤矿安全监测面临的巨大挑战。努力发展无线传感器网络在煤矿开采行业中的应用,从而有效地检测潜在的危险以及在事故发生之后做好应急处理的工作将成为未来煤矿开采行业的整体布局重点。 本文从体系角度阐述了无线传感器网络的关键技术,重点介绍了一种针对煤矿井下温度、湿度和瓦斯气体浓度监测的全新的无线传感器网络的体系设计及节点的硬件和软件设计及实现。硬件设计主要包括便携式传感器节点设计和基站传感器节点设计:便携式传感器节点包括了瓦斯传感器应用电路设计,温湿度传感器应用电路设计,电池电源和电压检测电路设计,声光振动报警电路设计,LCD显示电路设计;基站传感器节点主要包括RS485工业总线电路设计以及外部传感器节点设计。软件设计包括温度、湿度和瓦斯气体浓度的采集,节点间的通信等。此外,本文实现了基于IEEE802.15.4/ZigBee标准的无线通信网络的设计,同时对所构成的无线传感器网络进行了实验及数据分析。 本设计作为中科院深圳先进技术研究院的立项项目,实现了煤矿井下温度、湿度和瓦斯气体浓度的采集和传输,完成了无线传感器网络在国民安全生产中的应用,达到了煤矿安全监测的目标,具有创新性和实用性,对无线传感器网络在国民生活中的进一步应用以及煤矿安全监测系统方案的设计具有重要现实意义。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TD76

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 阮殿旭;张晓光;;基于LabVIEW无线传感器网络的煤矿井下监测系统研究[J];矿山机械;2010年22期
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 李华;WSN定位技术及其在矿井人员定位中的应用研究[D];河北工程大学;2010年
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3 巴进明;无线传感网络施工隧道安全监控系统软件设计与实现[D];华中科技大学;2011年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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10 唐秀辉;无线传感器网络技术及在环境监测中的应用研究[D];电子科技大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Energy-Efficient Optimal Scheme Based on Mixed Routing in Wireless Sensor Networks[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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3 刘珩;安建平;邓轶敏;;移动型传感器网络协议及组播体系结构分析[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
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5 马天;黄建国;陈建峰;;WSN监测系统中声压分布二维可视化研究[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
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7 顾持真;夏正兴;何跃平;朱烨昕;姜晨光;;从DC到IC到SC兼论智慧城市的构建[A];第十三届中国科协年会第11分会场-中国智慧城市论坛论文集[C];2011年
8 张喆;曾洁;魏梅;尤国红;卢毅;;Zigbee无线通信技术及应用[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(下册)[C];2008年
9 付晓;王勇;仇永生;;基于nRF905的无线传感器网络节点的设计[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(下册)[C];2008年
10 杨晟;朱诗兵;;通用化WSN体系结构研究[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(下册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张晋;无线传感器网络覆盖控制算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 罗汉江;海洋监测传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
3 郭瑛;基于事件触发的无线传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
4 周鹏;水下传感器网络海上试验平台的研究与设计[D];中国海洋大学;2010年
5 刘昕;基于无线传感器网络的目标跟踪系统中的算法研究[D];华中科技大学;2010年
6 窦亚玲;基于直觉模糊集的多约束网络路由决策方法研究[D];华中科技大学;2010年
7 蒋鼎国;无线传感器网络农业信息监控系统设计与数据融合研究[D];江南大学;2010年
8 佟吉钢;高性能嵌入式系统技术及应用的若干问题研究[D];南开大学;2010年
9 高艺;能源自给低功耗无线传感器网络关键技术研究[D];南开大学;2010年
10 牛延超;无线传感器网络非测距定位技术研究[D];北京交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 叶青;基于可信的无线传感器网络认证技术的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 高丽丽;大功率电动汽车多功能智能快速充电机的研究[D];山东科技大学;2010年
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4 骆科学;基于ZigBee的无线传感器网络节点在矿井机车运输监控系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 彭慧;面向离散型制造业的嵌入式MES检测终端开发[D];浙江理工大学;2010年
6 邢铭生;基于物联网网关的研究及实现[D];郑州大学;2010年
7 刘兰涛;无线传感器网络中时间同步技术的研究[D];郑州大学;2010年
8 许俊杰;无线通信技术在设备状态监测中的研究与应用[D];郑州大学;2010年
9 陈华方;基于WSN和Verhulst位移模型的山体滑坡监测系统研究[D];郑州大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨世兴;煤矿监测监控系统的现状与发展[J];安防科技;2004年05期
2 杨立刚;;我国煤矿安全事故的原因分析[J];安全;2008年10期
3 邝明;隧道施工的信息监测及计算机辅助系统[J];北方交通大学学报;1996年05期
4 田艳霞;辛兵;吴克军;;无线传感器网络的节能研究[J];兵工自动化;2006年03期
5 冯立;姚远程;胡荣春;;基于分层定位的无线传感器网络定位研究[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2008年04期
6 高雷;郑相全;张鸿;;无线传感器网络中一种基于三边测量法和质心算法的节点定位算法[J];重庆工学院学报(自然科学版);2009年07期
7 李光辉;赵军;王智;;基于无线传感器网络的森林火灾监测预警系统[J];传感技术学报;2006年06期
8 郑德忠;韩昭明;王聪;王会颖;;基于无线传感器网络的CO监测系统设计[J];传感技术学报;2007年04期
9 方震;赵湛;郭鹏;张玉国;;基于RSSI测距分析[J];传感技术学报;2007年11期
10 刘新华;李方敏;郑鹏;;一种分布式的无线传感器网络Range-free节点定位算法[J];传感技术学报;2008年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 姜学鹏;特长公路隧道事故灾害与应急救援研究[D];中南大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 潘涛;基于ZigBee传感器网络的煤矿安全监测系统研究[D];兰州大学;2010年
2 王朝霞;ZigBee无线传感器网络节点硬件与组网协议设计[D];内蒙古大学;2011年
3 薛亮;无线传感器网络中时间同步技术的研究[D];杭州电子科技大学;2010年
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5 秦绍华;嵌入式服务器在无线传感器网络中的应用[D];山东大学;2005年
6 杨赓;Zigbee无线传感器网络的研究与实现[D];浙江大学;2006年
7 张巍巍;基于无线传感器网络的智能家庭应用研究[D];西北工业大学;2006年
8 贺文;基于IEEE802.15.4/ZigBee的无线传感器网络研究[D];浙江大学;2006年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 范烨;崔建明;;基于LabView的煤矿突水监测系统数据处理系统的设计[J];电气技术;2012年04期
2 刘海京;涂耘;郑佳艳;林志;;公路隧道施工安全智能远程监控技术研究[J];公路交通技术;2012年06期
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘云飞;面向数据融合的无线传感器网络自适应路由机制研究[D];河北工程大学;2011年
2 安小翠;基于ZigBee和以太网的矿井安全检测系统研究[D];太原理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;远距离射频识别系统[J];中国安防产品信息;2001年02期
2 师延山,李道本,范跃祖;无线定位扩展卡尔曼滤波算法的优化[J];北京航空航天大学学报;2003年04期
3 杨国胜,谢东亮,侯朝桢;基于神经网络的传感器冗余方法研究[J];传感技术学报;2001年01期
4 宋光明,葛运建,张建军,唐毅,江建举;基于蓝牙技术的智能机器人传感器网络研究[J];传感技术学报;2003年01期
5 李凤保,刘金,古天祥;网络化传感器技术研究[J];传感器技术;2002年07期
6 柯炜;无线传感器网络关键技术及其研究难点[J];电信科学;2005年06期
7 刘琰 ,李辉 ,顾亮;射频识别技术软硬件系统研制[J];电子技术;2002年03期
8 张铭 ,刘银峰 ,黄河;基于nRF401的PC机无线收发模块的设计[J];电子技术应用;2002年04期
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10 张海峰;嵌入式Linux内核及其驱动开发[J];红外;2003年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 张利平;AMS的人机一体化物流系统[D];长春理工大学;2002年
2 缪强;无线传感器网络研究与实现[D];浙江大学;2004年
3 赵幸;可定制的嵌入式实时Linux研究与开发[D];西北工业大学;2004年
4 王春;无线传感器网络路由协议的设计与仿真[D];电子科技大学;2004年
5 徐金星;无线传感器网络研究与设计[D];浙江大学;2005年
6 刘刚;传感器网络组织结构与管理技术研究[D];西北工业大学;2005年
7 史龙;无线传感器网络自身定位算法研究[D];西北工业大学;2005年
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李忠成;;引入无线传感器网络技术的安全监测系统研究[J];矿山机械;2008年06期
2 范雪;熊伟丽;徐保国;;基于WSN的井下瓦斯检测系统的设计[J];煤矿安全;2011年09期
3 李进;刘衍聪;姜浩;;空气钻井安全监测系统的研究与设计[J];石油机械;2010年01期
4 田永强;;煤矿安全监测无线自组织网络终端的研制[J];科技情报开发与经济;2011年21期
5 李泉溪;黄全振;;矿井无线传感器网络数据链路层的研究[J];河南师范大学学报(自然科学版);2008年04期
6 董智勇;张书钦;董跃钧;;矿用无线传感器网络安全监测系统研究[J];河南工程学院学报(自然科学版);2010年04期
7 苏静明;洪炎;;基于TRF6900的矿井无线安全监测系统的设计[J];科技情报开发与经济;2007年11期
8 张洪;张杰;蔡磊涵;叶林;;基于无线传感器网络技术的煤矿安全监测系统[J];煤矿安全;2007年12期
9 ;中国安科院参与的国家863重点课题“危化品生产储存使用安全监测系统开发及应用示范”试点项目开始现场施工工作[J];中国安全生产科学技术;2008年04期
10 赵洪磊;王英龙;张先毅;;基于无线传感器网络的矿井监控系统[J];山东轻工业学院学报(自然科学版);2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郭旭斌;叶长城;王忆文;李辉;;基于无线传感器网络的室内定位系统[A];第十五届计算机工程与工艺年会暨第一届微处理器技术论坛论文集(A辑)[C];2011年
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8 马礼;唐长茂;;一种基于分簇的无线传感器网络数据存储管理系统[A];2010年第16届全国信息存储技术大会(IST2010)论文集[C];2010年
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10 袁蕊;;基于矿井节能的无线传感器网络MAC协议的研究[A];煤矿自动化与信息化——第20届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第2届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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2 奥维通有限公司 伍圣安;WALKair3000“服务”无线传输数据业务[N];通信产业报;2002年
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4 罗清岳;透析WSN无线传感网络[N];电子资讯时报;2007年
5 八戒;剪掉高清的“尾巴”[N];电脑报;2010年
6 上海贝尔阿尔卡特股份有限公司 陈冰;微波通信花开无线传输[N];通信产业报;2006年
7 证券时报记者 黄婷;交大南洋加大高清产业投入[N];证券时报;2008年
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9 赛迪顾问信息产业研究中心高级咨询师 王坤;国内外物联网技术研究进展[N];通信产业报;2009年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵宝康;无线传感器网络隐私保护关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
2 姜宇;基于无线传感器网络的远程抄表关键技术研究[D];吉林大学;2011年
3 周彦;无线传感器网络中基于量化信息的目标状态估计与融合[D];上海交通大学;2010年
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5 马永波;无线传感器网络精确动态定位及其安全性问题研究[D];吉林大学;2010年
6 罗丹彦;无线传感器网络能量高效组建关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
7 毕嘉娜;无线传感器网络能量有效安全路由协议研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
8 李哲涛;多媒体无线传感器网络中若干算法研究[D];湖南大学;2010年
9 李玉凯;无线传感器网络高能效可靠数据传输理论及应用研究[D];华北电力大学(北京);2011年
10 丁英强;基于无线传感器网络的定位和跟踪算法研究[D];天津大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张嘉怡;无线传感器网络在煤矿安全监测中的应用[D];西南交通大学;2008年
2 刘国新;基于Si4432的无线传输系统设计[D];大连理工大学;2010年
3 那贺;基于无线传感器网络的高铁安全监测系统[D];大连理工大学;2011年
4 傅铮;无线传感器网络节点模块的设计与实现[D];华中科技大学;2008年
5 陈晓婷;基于无线传感器网络的智能家居安全监测系统的研究与应用[D];东华大学;2012年
6 蔡殷;基于无线传感器网络的光强环境监测系统设计[D];华中科技大学;2009年
7 黄衍玺;基于无线传感器网络的导航系统设计与实现[D];南京航空航天大学;2009年
8 张涛;基于北斗系统的无线传感器网络目标定位算法研究[D];东北大学;2008年
9 唐健华;无线传感器网络目标优化覆盖的研究[D];南京邮电大学;2011年
10 杨凤伟;无线传感器网络覆盖算法研究[D];南京邮电大学;2011年
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