基于ZigBee无线传感器网络的井下动态监测系统研究

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煤炭工业的发展对我国的经济起到了巨大的推动作用,但是井下瓦斯爆炸、顶板渗水塌方等事故严重威胁井下工作人员的人身安全。因此,为确保井下工作安全、快速、高效、准确、实时的监测井下参数指标并对井下工作人员进行移动定位,显得十分必要。本课题针对煤矿井下工作环境中的CH4、CO、温度、烟雾粉尘等数据监测以及井下工作人员的移动定位,集成无线通信技术、网络技术、数据库技术,研发了一套基于ZigBee无线传感器网络的井下环境实时动态监测软硬件系统。系统下位基于ZigBee的无线传感器网络,运用三种逻辑节点组网,用于现场监测数据的采集与数据传输;系统选择了基于RSSI的定位技术,该定位算法实现了井下工作人员移动定位坐标的获取;采用C#.NET开发平台,构建并实现了基于WEB的上位实时动态监测系统,实现了对动态监测数据的实时监测、超限报警、动态分析、数据管理与统计分析,实现了对井下工作人员的移动方位实时监督与运动轨迹管理等功能。该系统在对井下环境数据与工作人员移动定位实时监测的基础上,能及时预警危险状况并提示监督管理人员及时作出应对决策,避免人员伤亡事故的发生。其ZigBee技术的应用以及基于WEB的上位监控系统的研发,使得该系统在低功耗、低成本的基础上,组网自由,便于后期维护。
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