基于Zigbee與數(shù)據(jù)融合技術(shù)的礦井環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng).pdf

1、針對目前煤礦環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)狀,提出了一種基于Z igbee與多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的井下環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。Z igbee技術(shù)用于構(gòu)建井下無線傳感網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)井下多個環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)采集與無線傳輸。采用多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理,有效提高系統(tǒng)監(jiān)測的可靠性,為礦井環(huán)境提供更科學(xué)的評估。文章主要包括以下內(nèi)容:
　　首先,簡單介紹Z igbee技術(shù),提出基于Z igbee技術(shù)的礦井環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的總體方案設(shè)計。整個系統(tǒng)由基于無線傳

2、感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)和井上監(jiān)控平臺組成。井上監(jiān)控平臺對整個系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控,并對井下數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲、融合處理并給出環(huán)境安全等級評估。井下數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)最主要的部分為 Z igbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)。無線傳感網(wǎng)絡(luò)采集環(huán)境參數(shù)通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸至Zigbee協(xié)調(diào)器后通過有線方式將井下各區(qū)域數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄媳O(jiān)控系統(tǒng)。
　　其次,根據(jù)系統(tǒng)總體方案中對Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)要求,設(shè)計了基于CC2530的通用網(wǎng)絡(luò)

3、節(jié)點的硬件模塊。該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可作為Zigbee協(xié)調(diào)器、路由器及終端設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點采用模塊化設(shè)計,包括CC2530主電路設(shè)計、底板設(shè)計和傳感器模塊設(shè)計。底板電路提供系統(tǒng)電源和各種外接端口,傳感器模塊通過底板與主電路連接。整個節(jié)點實現(xiàn)了煤礦瓦斯、CO、風(fēng)速、溫度、粉塵濃度等參數(shù)的數(shù)據(jù)采集和無線傳輸。
　　再次,根據(jù)本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合需求,提出了基于模糊貼近度和灰色關(guān)聯(lián)度的兩級數(shù)據(jù)融合模型。一級數(shù)據(jù)融合采用模糊貼近度算法,得到礦井中各環(huán)境參

4、數(shù)的準(zhǔn)確融合值,提取環(huán)境參數(shù)特征向量。二級數(shù)據(jù)融合利用灰色關(guān)聯(lián)度算法對一級數(shù)據(jù)的融合結(jié)果再次進(jìn)行融合,準(zhǔn)確地判定礦井的安全狀況,給出煤礦安全等級決策。
　　最后,對系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行設(shè)計并進(jìn)行簡單的系統(tǒng)調(diào)試。首先介紹監(jiān)控平臺的軟件設(shè)計,然后給出各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的軟件設(shè)計。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的軟件設(shè)計中,介紹了系統(tǒng)的組網(wǎng)過程并給出 Zigbee協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點軟件設(shè)計流程圖。在實驗室現(xiàn)有條件下對溫度參數(shù)采集、系統(tǒng)組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸、以及數(shù)據(jù)