基于WSN的井下环境信息监测研究的开题报告.docx

基于WSN的井下环境信息监测研究的开题报告
一、选题背景
随着煤炭产业的快速发展，煤矿行业成为了国民经济中重要的部分。然而，煤矿井下存在着相当大的安全隐患，如瓦斯爆炸、顶板塌落等事故，给矿工们的生命安全和煤矿企业的发展带来了很大的影响。幸运的是，现代化的技术手段已经可以实现对煤矿井下环境的监测和控制，提高对煤矿行业的管理和安全保障水平。其中，基于无线传感网络（WirelessSensorNetwork,WSN）的井下环境信息监测技术，占据了越来越重要的地位。
二、研究内容
2.1研究目的
本次研究旨在利用WSN技术，设计并实现一种可靠的井下环境信息监测系统，以实时获取井下环境信息，包括地质构造、气体浓度、温度、湿度等数据，并将这些数据传输至地面上的监测中心，以实现对煤矿井下的实时监测和预警。
2.2研究内容
（1）WSN技术的研究。研究WSN技术的工作原理、协议、拓扑结构等，并结合井下环境的特点，设计出适用于井下环境的WSN网络。
（2）井下环境信息监测系统的设计。根据WSN技术的特点和要求，设计出井下环境信息监测系统的硬件与软件系统框架，并进行系统构建和实验验证。
（3）井下环境信息监测数据的采集和分析。对井下环境信息进行监测、采集并传输到地面的监测中心。在地面的监测中心对收集到的数据进行处理和分析，形成直观且可靠的报表和图表，以方便决策者进行判断、预警和管理。
三、研究意义
实现基于WSN的井下环境信息监测，对于提高煤矿井下的安全水平和生产效率有很大的意义。
（1）提高煤矿工人的生命安全。监测煤矿井下的环境信息能够在瓦斯爆炸等安全事故发生前预警，避免矿工们的生命安全受到威胁。
（2）优化煤矿生产过程。对井下环境的监测和管理能够帮助煤矿企业准确把握井下环境变化的规律，采取有针对性的措施，优化生产过程，提高煤矿的生产效率。
（3）推动我国煤矿行业的发展。煤矿井下的安全事故频发已经对我国煤炭产业的发展造成了很大的影响，通过实现基于WSN的井下环境信息监测技术，能够有效地维护煤矿行业的良性发展，进一步推进我国煤炭产业向着更加安全、高效、绿色、可持续的目标迈进。
四、研究方法
（1）收集大量煤矿井下环境信息，分析现有监测技术的局限性和问题，并了解WSN技术的工作原理与井下环境的特点。
（2）根据实际环境情况，设计WSN节点的拓扑结构、部署方案和措施，实现信息采集和传输。
（3）通过底层面板的组网初始化和参数配置，实现WSN网络的协议栈和路由协议的编程实现。
（4）使用MATLAB等软件对采集到的数据进行处理和分析，通过建立模型并进行仿真实验，验证系统的可靠性和实用性。
五、进度安排
时间节点|完成内容
：-:|:-:
2021年5月~2021年7月|查阅文献，收集煤矿环境信息，研究WSN技术的原理
2021年8月~2021年10月|设计和实现井下环境信息监测系统
2021年11月~2022年1月|对采集到的数据进行处理和分析
2022年2月~2022年4月|对系统的可靠性和实用性进行验证
六、预计成果
（1）煤矿井下环境信息监测系统的硬件和软件实现
（2）采集和处理井下环境的数据，并将其传输到地面的监测中心
（3）建立模型并进行仿真实验，验证系统的可靠性和实用性
（4）论文发表和结果报告
七、参考文献
1.李涛.稳态矿压监测及其网络化监测系统研究[D].贵阳:贵州大学,2017.
2.王震.基于无线传感器网络的煤矿井下环境监测系统设计与实现[D].南昌:江西理工大学,2019.
3.张伟光.基于微型传感器和无线传感器网络技术的煤矿井下环境监测系统设计[D].西安:西安科技大学,2018.
4.刘小龙.基于ZigBee的煤矿井下安全监测系统设计[J].计算机技术与发展,2018,28(5):53-56.