CAN總線結(jié)合ZigBee的空氣鉆井燃爆模擬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)、感知技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)線傳感網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，其中基于ZigBee技術(shù)的傳感網(wǎng)日漸成為研究熱點(diǎn)。CAN總線安全、可靠、高速等優(yōu)點(diǎn)是目前應(yīng)用廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。本研究將CAN總線有線網(wǎng)絡(luò)與ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，模擬驗(yàn)證了結(jié)合網(wǎng)絡(luò)在空氣鉆井中通信的可行性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴設(shè)計(jì)了CAN總線結(jié)合ZigBee的兩種數(shù)據(jù)通信方式，分析了兩種通信方式的優(yōu)缺點(diǎn)。⑵設(shè)計(jì)了隨鉆傳感器節(jié)點(diǎn)、CAN/ZigBee節(jié)點(diǎn)、

2、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。隨鉆傳感器節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，并通過(guò)CAN總線網(wǎng)絡(luò)與CAN/ZigBee節(jié)點(diǎn)通信;CAN/ZigBee節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)CAN總線數(shù)據(jù)與ZigBee無(wú)線數(shù)據(jù)之間協(xié)議轉(zhuǎn)換，并通過(guò)CAN總線與隨鉆傳感器節(jié)點(diǎn)通信，通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器通信;協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的組建，并通過(guò)串口與監(jiān)測(cè)中心上位機(jī)通信，同時(shí)，協(xié)調(diào)器以廣播的方式向CAN/ZigBee節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令。⑶描述了隨鉆傳感器節(jié)點(diǎn)、CAN/ZigBee節(jié)點(diǎn)

3、、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)硬件系統(tǒng)框架及各節(jié)點(diǎn)具備的功能。設(shè)計(jì)了各節(jié)點(diǎn)硬件電路及各節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序。隨鉆傳感器節(jié)點(diǎn)、CAN/ZigBee節(jié)點(diǎn)的CAN總線控制器采用MCP2515控制器，CAN總線收發(fā)器采用CTM8251A實(shí)現(xiàn)。CAN/ZigBee節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的ZigBee無(wú)線通信采用CC2530F256的射頻模塊實(shí)現(xiàn)。⑷應(yīng)用GM(1，1)灰色預(yù)測(cè)模型對(duì)井下出水及燃爆進(jìn)行預(yù)測(cè)，GM(1，1)灰色預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)時(shí)所需原始數(shù)據(jù)少、預(yù)測(cè)精度較高，使其適合井下出

4、水及燃爆的預(yù)測(cè)。根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)有遞減的可能、散列（即不是遞增，也不是遞減）的可能，在利用GM(1，1)灰色預(yù)測(cè)模型前，對(duì)遞減數(shù)據(jù)進(jìn)行倒數(shù)處理，對(duì)散列數(shù)據(jù)利用最小二乘法進(jìn)行二次擬合，然后利用GM(1，1)灰色預(yù)測(cè)模型進(jìn)行井下出水及燃爆預(yù)測(cè)。系統(tǒng)采用Java與Matlab的混合編程的方式實(shí)現(xiàn)GM(1，1)灰色預(yù)測(cè)算法。⑸設(shè)計(jì)并搭建了模擬燃爆監(jiān)測(cè)環(huán)境，監(jiān)測(cè)環(huán)境中使用12V直流調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)隨鉆傳感器節(jié)點(diǎn)與CAN/ZigBee節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)以模擬鉆進(jìn)動(dòng)