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基于无线传感器网络的矿井环境及人员监测系统研究的任务书
一、研究背景和意义
随着现代采掘技术的不断发展，矿山环境的安全和人员的生命安全也日益受到社会的关注。矿井是生产过程中存在较大安全风险的地方，在矿井运行中，矿井环境和人员受到的诸多安全威胁已经成为限制矿山生产发展的重要因素之一。无线传感器网络（WirelessSensorNetwork,WSN）是一种新型的信息技术，能够实现对多种矿山环境参数的实时监测和数据采集，并通过无线网络对监测数据进行传输和处理，进而提高矿山环境监控和人员安全管理的水平。
无线传感器网络是一种低功耗、低成本、分布式的无线通信技术，它由大量的、分散的传感器节点组成，并能够收集环境信息并共同协作形成网络。它在传感器节点之间建立互相协作的协议进行数据的传输，异构的无线传感器节点组成的网络具有自适应、可靠、可扩展的特点，因此具有非常广阔的应用前景，矿山监测及人员安全领域是其中之一。
在实际应用中，矿井环境及人员监测系统具有较高的要求，如高稳定性、高可靠性、高精度、低成本等，并且要能够在矿井环境中长时间运行。因此，针对矿井环境和人员安全监测中的问题和需求，基于无线传感器网络的矿井环境及人员监测系统的研究具有重要的现实意义和深远的发展前景。
二、研究内容和任务
（一）矿井环境监测系统的研究内容和任务
1.矿井温度、湿度、氧气浓度、甲烷浓度等环境参数的无线监测和实时采集；
2.基于无线传感器网络的矿井环境监测系统的设计与开发；
3.矿井环境监测数据的可视化和数据管理平台的设计；
4.矿井环境监测应用场景的实验验证与性能评估。
（二）矿井人员监测系统的研究内容和任务
1.矿工身体姿态和心跳等生理参数的无线监测和实时采集；
2.基于无线传感器网络的矿工人员安全监测系统的设计与开发；
3.矿工人员安全管理平台的设计和开发；
4.矿工人员安全监测应用场景的实验验证与性能评估。
三、预期结果和目标
（一）预期结果
1.基于无线传感器网络的矿井环境监测系统和人员监测系统原型；
2.矿井环境监测数据与矿工人员安全监测数据的可视化和统一管理平台；
3.矿井环境监测和人员安全监测的应用场景实验装置和实验结果。
（二）目标
1.设计和开发一种基于无线传感器网络的矿井环境监测系统和人员安全监测系统原型；
2.完成矿井环境监测数据和矿工人员安全监测数据的可视化和统一管理平台的设计和开发；
3.通过实验验证和性能评估，验证基于无线传感器网络的矿井环境和人员安全监测系统的可行性和有效性。
四、技术路线和研究方法
（一）技术路线
1.硬件方面：无线传感器网络硬件平台开发、传感器节点的硬件设计和开发；
2.软件方面：无线传感器网络的协议设计和优化、数据协议设计、网络数据传输协议设计；
3.数据处理和管理：数据采集、处理、存储和管理等；
4.系统测试与验证。
（二）研究方法
1.文献调研，了解现有的关于基于无线传感器网络的矿山环境监测及人员安全监测的研究现状和发展方向；
2.硬件平台和传感器节点的设计和开发；
3.基于嵌入式系统的无线传感器网络协议和数据处理算法的设计和开发；
4.数据库系统和数据处理和管理平台设计与实现；
5.系统测试与验证。
五、进度安排与预算
（一）进度安排
1.第一阶段（2个月）：进行基础工作的研究和文献调研，确定系统功能要求和硬件、软件的设计方案；
2.第二阶段（3个月）：开发无线传感器网络硬件平台和相关的传感器节点，设计和实现网络单元、数据单元、能耗控制单元等功能模块；
3.第三阶段（3个月）：设计和实现无线传感器网络的协议和数据处理算法，开发数据采集、处理、存储和管理平台；
4.第四阶段（2个月）：对系统进行测试和性能评估，以实验结果为依据进行系统优化和整合；
5.第五阶段（1个月）：撰写论文，完成项目结题等。
（二）项目预算
项目总预算为50万元，其中：
1.实验设备：20万元，包括传感器、无线模块、开发板等硬件设备；
2.软件：10万元，包括程序设计、编程、数据库管理等；
3.人员费用：20万元，包括专家、技术人员、学生等团队成员的工资和津贴等。