基于M2M技術(shù)的礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)研究.pdf

1、我國(guó)是世界上礦產(chǎn)種類多、礦區(qū)眾多的國(guó)家之一，礦區(qū)的安全生產(chǎn)在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著重要的作用。近年來(lái)，礦區(qū)安全事故頻發(fā)，我國(guó)每年礦區(qū)事故死亡人數(shù)是世界上其他主要采礦國(guó)家死亡人數(shù)的4倍，事故的發(fā)生給國(guó)家和人民群眾的安全帶來(lái)了巨大的損失。我國(guó)礦區(qū)安全信息技術(shù)的程度不高，礦區(qū)的安全信息不能及時(shí)的傳遞到控制中心，導(dǎo)致安全事故頻發(fā)，因此，增強(qiáng)礦區(qū)安全是十分重要的。
　　為了有效監(jiān)控礦區(qū)環(huán)境狀況，預(yù)防安全事故的發(fā)生，本文研究了一種礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)平

2、臺(tái)，平臺(tái)主要是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的M2M(Machine to Machine)技術(shù)，在礦區(qū)內(nèi)組建Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)環(huán)境的遠(yuǎn)端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在礦區(qū)的固定位置放置好各種傳感器節(jié)點(diǎn)，通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)將礦區(qū)的環(huán)境（溫濕度、瓦斯體積分?jǐn)?shù)、土壤壓力、開(kāi)關(guān)量、模擬量、人員定位）等信息無(wú)線傳遞給無(wú)線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，再由無(wú)線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與PC機(jī)進(jìn)行串口通信，并采用RSSI算法對(duì)礦區(qū)人員進(jìn)行定位，采用最小二乘法對(duì)各環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合處理后在上位機(jī)監(jiān)

3、控界面進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)的環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本文的主要工作可總結(jié)如下:
　　(1)建立自己的Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)。首先通過(guò)Zigbee設(shè)備中的無(wú)線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)選擇合適的信道，建立Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，在傳感器節(jié)點(diǎn)加入后形成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)路由節(jié)點(diǎn)與無(wú)線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，無(wú)線網(wǎng)關(guān)收集各傳感器節(jié)點(diǎn)傳遞過(guò)來(lái)的信息，通過(guò)與PC機(jī)的串口通信及時(shí)在上位機(jī)界面上顯示，保證了數(shù)據(jù)顯示的實(shí)時(shí)性。
　　(2)節(jié)點(diǎn)編程與

4、界面設(shè)計(jì)。對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、無(wú)線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的C51進(jìn)行C語(yǔ)言軟件編程，經(jīng)編譯后的程序可以達(dá)到較好的實(shí)驗(yàn)效果;PC機(jī)上的界面采用VB語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，管理者可以直觀的觀測(cè)到礦區(qū)的環(huán)境信息。
　　(3)數(shù)據(jù)采集與人員定位的研究分析。通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)礦區(qū)的環(huán)境特征量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，礦區(qū)人員的位置信息由放置在礦工礦帽內(nèi)的盲節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，通過(guò)盲節(jié)點(diǎn)與放置在礦區(qū)的參考節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)人員的實(shí)時(shí)定位，并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)以及人員定位情況

5、在上位機(jī)界面上顯示出來(lái)。
　　(4)數(shù)據(jù)處理仿真分析。對(duì)采集到的數(shù)據(jù)采用最小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以及曲線擬合，經(jīng)最小二乘法擬合后的曲線與原來(lái)的數(shù)據(jù)曲線相比更加的平滑，管理員通過(guò)對(duì)擬合后的數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)觀測(cè)，根據(jù)數(shù)據(jù)變化的趨勢(shì)可以對(duì)下一時(shí)刻的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)，對(duì)預(yù)測(cè)到的異常的數(shù)據(jù)提前采取相應(yīng)的措施，避免安全事故的發(fā)生。
　　經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)和實(shí)際驗(yàn)證，證明基于M2M技術(shù)的礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)可以較為準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)環(huán)境（溫