基于ZigBee和CAN-BUS技术的井下监测及呼救系统设计与实现

作     者：胡雪 

作者单位：云南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙静;王威廉

授予年度：2013年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：无线传感网 ZigBee CAN总线+话音 LabVIEW 井下环境监测 

摘      要：在我国诸多安全生产事故的案例中,瓦斯爆炸、矿井坍塌、气体中毒等灾害不胜枚举。尤其是瓦斯突出事故,在过去的五年来发生次数多达124起,占到世界总次数的37%以上。随着开采深度的不断推进,环境中的有害气体浓度也随之增加,在很大程度上威胁着矿山企业的安全生产,也威胁着井下作业人员的生命安全。根据专家预测,到2020年全国能源总消费量中煤的需求量,预计将达到30-32亿吨,预示着煤炭产业将会是一只“潜力股。那么,矿山安全监控系统自然而然就成为了保障矿山安全生产和井下作业人员人身安全的重要屏障。然而,我国的矿山安全生产技术相比其他国家而言较为落后,现有的监控系统难以在成本和信息网络化之间寻求一个完美的结合点,使得其普及度不高,大多数中小型矿山尚未大规模配备使用。 本论文研究从我国矿难事故频发的背景出发,结合我国矿产行业自身特点,提出基于ZigBee和CAN-BUS(?)总线技术的井下监测及呼救系统。该系统可以实时监测和记录井下工作人员所在位置的各种环境参数值,并通过串口向上发送到上位机通过LabView进行显示。系统预设两种不同的报警模式,分别为环境报警与突发事故报警。即采集到的环境值超过报警阀值,或者井下作业人员因疾病等原因造成身体不适,均可通过报警声及时地向地面监控中心反映。与此同时,若周边有其它作业人员,也能够及时地对该工友施予援手。此外,监测人员也可根据本系统中采集到的网络ID和工人ID等标识该工人的位置,并作出一个粗略定位,可有效避免了事故的发生以及提高事故搜救效率。除此以外,本系统还实现了数据、话音的共线传输复用,在很大程度上提高了井下作业人员之间以及和地面人员的交互性。 本论文首先对相关背景知识和技术作一个简要的介绍,其次对系统的硬件设计与软件设计给予详细的阐述,最后完成整套系统的测试、验证方案可行性。