探讨技术基于无线传感网络井下人员定位和瓦斯监测关键技术

论文导读：，提出了一种基于无线传感网络的新型煤矿安全与预警系统设计案例。该案例采取了射频芯片CC1110作为无线传感器的核心，结合SimppciTI网络协议与极少数元件搭建了射频片上系统（SoC）。实验结果显示，网络中的节点具有传输距离远、可移动、通信稳定等特点，基本实现了对矿区环境参数的自动监测和报警。基于气体红外光谱吸收原理
摘要：煤矿安全生产和管理是项复杂的系统工程，其中有效的安全防御监测系统是其重要的组成部分，它在矿井安全生产方面起着决定性的作用。本论文基于无线传感网络技术，探讨和浅析了用于煤矿安全井下人员定位和瓦斯监测关键技术，在此基础上建立了基于CC1110的井下SimppciTI无线监测传感网络系统及红外吸收型瓦斯监测系统。具体有以下几个方面工作：首先以波导论述为基础详细浅析了电磁波在矩形和拱形巷道中的传输特性，浅析了巷道中各参数对电磁波传输的影响。系统浅析了瓦斯浓度检测技术，矿井人员定位技术及无线通信中的帧同步技术，为煤矿安全防御无线监测系统及红外吸收型瓦斯监测系统的建立提供了技术支撑。针对当前煤矿监测系统有着检测范围小、扩展困难的情况，提出了一种基于无线传感网络的新型煤矿安全与预警系统设计案例。该案例采取了射频芯片CC1110作为无线传感器的核心，结合SimppciTI网络协议与极少数元件搭建了射频片上系统（SoC）。实验结果显示，网络中的节点具有传输距离远、可移动、通信稳定等特点，基本实现了对矿区环境参数的自动监测和报警。基于气体红外光谱吸收原理，设计了一款电调制非分光技术的红外瓦斯检测系统。该系统采取单光路双波长技术，以红外LED光源IRL715防尘防水的吸收气室和热释电探测器件LIM-262组成光学探头，利用有源滤波和差分放大电路实现信号调制，采取二项式拟合瓦斯浓度－电压联系曲线，实现了对瓦斯浓度的精确探测。关键词：无线传感网络论文受限空间电磁波论文红外光谱吸收技术论文定位技术论文帧同步技术论文
本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要5-6
Abstract6-12

1. 前言12-26

1.1 课题背景与探讨作用12-13

1.2 无线传感网络技术13-15

1.2.1 无线传感网络的进展13

1.2.2 无线传感网络关键支撑技术13-14

1.2.3 无线传感网络的运用14-15

1.3 瓦斯气体检测技术15-20

1.3.1 概述15-16

1.3.2 瓦斯气体检测策略及技术16-18

1.3.3 红外光谱吸收型瓦斯检测技术18-20

1.4 受限空间电磁波的传输20-23

1.4.1 矿井受限空间电磁波传输的探讨近况20-21

1.4.2 矿井受限空间电磁波传输的探讨策略21-23

1.5 煤矿安全监控系统23-25

1.5.1 煤矿安全监控系统概述23-24

1.5.2 煤矿安全监控系统探讨近况24-25

1.6 主要探讨任务和课题来源25-26

2. 巷道内电磁波传输论述探讨26-49

2.1 受限空间内电磁波传输的基本论述26-37

2.

1.1 空心波导模型论述26-29

2.

1.2 矩形巷道电磁波传输的基本论述29-33

2.

1.3 拱形巷道中电磁波传输的基本论述33-37

2.2 矩形巷道中电磁波的传输特性37-44

2.1 电磁波传输的损耗特性与频率的联系37-38

2.2 巷道的横截面尺寸与损耗特性的联系38-39

2.3 巷道壁表面粗糙引起的损耗39-41

2.4 巷道侧壁倾斜引起的损耗41-43

2.5 天线的耦合损耗43-44

2.3 拱形巷道中电磁波的传输特性44-47

2.3.1 频率与传输衰减的联系44-45

2.3.2 巷道横截面与衰减率的联系45-46

2.3.3 巷道围岩的电参数与衰减率的联系46-47

本章小结47-49

3. 井下人员定位及瓦斯监测关键技术探讨49-73

3.1 瓦斯浓度监测技术探讨49-52

3.

1.1 光谱吸收型红外瓦斯浓度检测原理49-52

3.2 光谱吸收型红外瓦斯浓度检测技术52-56
3.

2.1 单波长双光路法53-54

3.

2.2 双波长单光路法54-55

3.

2.3 双波长双光路法55-56

3.3 井下矿工人员定位技术探讨56-59

3.1 基于测距的无线定位技术56-58

3.2 节点网络拓扑无线定位技术58-59

3.4 井下矿工人员定位技术59-65

3.4.1 基于 RSSI 的定位策略60-61

3.4.2 线性回归模型61-62

3.4.3 三边测量算法原理62-63

3.4.4 区域差分定位技术的修正63-64

3.4.5 定位技术的论文导读：基于最佳屏蔽序列偶的帧同步技术65-713.5.1帧同步技术概述65-693.5.2仿真模型的建立69-71本章小结71-734.基于无线传感网络的煤矿安全监控系统的探讨73-874.1引言734.2无线传感网络原理73-744.3地面监控平台系统设计74-784.3.1地面监控平台系统实现案例754.3.2监控软件设计75-764.3.3监控软件界面及主体流程图76-7
实现历程64-65

3.5 基于最佳屏蔽序列偶的帧同步技术65-71

3.5.1 帧同步技术概述65-69

3.5.2 仿真模型的建立69-71

本章小结71-73

4. 基于无线传感网络的煤矿安全监控系统的探讨73-87

4.1 引言73

4.2 无线传感网络原理73-74

4.3 地面监控平台系统设计74-78

4.

3.1 地面监控平台系统实现案例75

4.

3.2 监控软件设计75-76

4.

3.3 监控软件界面及主体流程图76-78

4.4 基于 CC1110 的井下 SIMPLICITI 无线监测传感网络78-82

4.1 系统概述78-80

4.2 井下无线子网硬件设计80

4.3 高频模块 CC111080-81

4.4 传感器模块81

4.5 网络协议和接入机制81-82

4.5 系统软件设计82-85

4.5.1 网关节点算法及程序实现82-83

4.5.2 固定节点算法及程序实现83-84

4.5.3 移动节点算法及程序实现84-85

4.6 实验及结果浅析85-86

4.6.1 节点通信距离实验85-86

4.6.2 网络稳定性实验86

本章小结86-87

5. 瓦斯浓度和温度双参数监控系统探讨87-104

5.1 瓦斯浓度和温度双参数监控系统87

5.2 红外吸收型瓦斯监控系统87-92

5.

2.1 红外瓦斯传感器探头88-89

5.

2.2 光源及其调制系统89-90

5.

2.3 吸收气室90-91

5.

2.4 滤光片及热释电探测器91-92

5.3 信号调理及采集电路92-97
5.

3.1 前级放大电路93

5.

3.2 滤波电路93-95

5.

3.3 差动放大电路95-96

5.

3.4 A/D 采集电路96-97

5.4 瓦斯监控系统性能实验97-100

5.5 防尘防水措施100-102

本章小结102-104

6. 全文总结104-106

6.1 主要探讨成果104

6.2 本论新点104-105

6.3 对今后工作的倡议105-106

参考文献106-115
攻读博士学位期间发表论文及所取得的探讨成果115-116
致谢116