基于Zigbee的聲表面波煤礦瓦斯傳感器無線通信系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、目前，國內(nèi)對瓦斯監(jiān)測的方法主要有使用便攜式瓦斯檢測儀人工巡檢和使用有線瓦斯檢測系統(tǒng)兩種方式。人工巡檢的方式不僅危險，而且效率低下，無法保證實時監(jiān)測。使用有線瓦斯檢測系統(tǒng)布線工作量大，設(shè)備維護成本高，而且系統(tǒng)可擴展性差，也不是井下瓦斯檢測的理想方法。Zigbee無線通信技術(shù)具有低功耗、低成本、高安全性的特點，而聲表面波氣體傳感器與其他氣體傳感器相比則具有靈敏度高、抗干擾性強、易于微型化和集成化的特點。本文旨在將這兩種技術(shù)結(jié)合起來，應(yīng)用到煤

2、礦井下瓦斯監(jiān)測中，有望明顯促進煤礦瓦斯監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。
　　本文對Zigbee無線通信的工作過程做了詳細地論述，并結(jié)合聲表面波瓦斯傳感器現(xiàn)有的特點，實現(xiàn)Zigbee各個節(jié)點的軟硬件電路設(shè)計，并對節(jié)點建網(wǎng)和入網(wǎng)的工作過程做了深入研究。在硬件電路方面，使用Altium Designer完成原理圖和PCB的開發(fā)。選取TI公司的CC2530作為整個系統(tǒng)的控制芯片，設(shè)計了系統(tǒng)的電源供電電路，USB轉(zhuǎn)串口電路，聲光報警電路和以CC2530為核

3、心的射頻電路等。在軟件開發(fā)方面，利用IAR開發(fā)了基于Z-Stack協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)初始化程序、節(jié)點入網(wǎng)程序和串口驅(qū)動程序。在課題研究的過程中，應(yīng)用SmartRF Packet Sniffer軟件抓取數(shù)據(jù)包，并對數(shù)據(jù)進行解碼分析。
　　本文設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)通信節(jié)點，不僅可以與聲表面波檢測電路實現(xiàn)串口通信，還能在節(jié)點之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，并做了串口通信測試和通信距離與節(jié)點障礙物關(guān)系的研究與應(yīng)用分析。研究表明，Zigbee無線通信傳輸距離與效果