井矿无线传输模块的设计-学位论文.doc

19毕业论文（设计）题目（中文）：矿井无线传输模块的设计（外文）：TheDesignofMineWirelessSensorModule院（系）：通信与电子学院专业：电子科学与技术目录摘要11.引言11.1选题背景11.2国内外煤矿安全监测研究状况21.3本论文的选题意义与工作21.4无线传感模块的设计要求32.无线传感器网络技术介绍32.1无线传感网络的特点32.2无线传感网络拓扑结构方案42.3短距离无线数据通信的标准简介72.4无线传感器网络结构112.5传感器硬件设计122.6传感器电路接口设计123.系统方案设计133.1系统结构133.2矿井中GSM移动信号传输模块133.3基于GSM手机模块的数据接收系统164总结18参阅文献18矿井无线传输模块的研究摘要:文章介绍了一种基于无线传感器网络的矿井应急方案，阐述了无线传感器网络的结构、特点及无线传感器网技术,移动通信技术在矿井应急通信系统中的应用设计。该矿井应急通信系统利用无线传感器网络进行紧急状态下矿井数据的采集和收集，利用成熟、信号覆盖面广的移动通信技术进行信号的传输，将数据实时地传送到处理中心和相关的责任人。便于对紧急情况的决策处理。针对矿井的特点,提出了实现矿井移动通信的方案:以质量较好、网络较为完善的GSM移动信号为信号源，用光纤直放系统将信号引入矿井。关键词:矿井通信;手机模块;GSM;光纤直放系统1.引言1.1选题背景煤炭是我国经济建设的基础，煤炭的开采主要以井下为主，巷道长、矿井生产工序多、作业地点分散，人员流动性大且工作环境恶劣，事故隐患大。为了矿井的安全生产和效率的提高，解决无线通信是一个关键的问题。然而，矿井无线通信系统具有许多不同于一般地面的无线通信系统的特点，许多地而上使用的通信设备和技术无法直接应用到煤矿井下。近年来，我国煤矿安全状况形势非常严峻，不断发生瓦斯爆炸事故。为了安全生产，需设计一套完善的矿井应急无线通信系统。国内多数煤矿企业都已经或正在进行生产调度,监测监控等信息系统的建设,这些系统的建立在实现安全生产的过程中起到了重要的作用。但是这些几乎系统都是基于有线的系统,在紧急状态下(比如电力中断,事故等)如何将安全生产监测监控信息及时、准确地传送到各级相关人员手中,缺乏有效的手段。线传感器技术是目前无线通信领域内研究的一个热点技术,它综合了传感器技术,嵌入式计算技术,现代网络及无线通信技术,分布式信息处理技术等,能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息,通过嵌入式对信息系统进行处理,并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知的信息传送到用户终端。本文提出了一种基于无线传感器网络的矿井应急通信系统的设计方案。该方案利用无线传感器网络和GPRS手机模块、GSM手机模块或者CDMA手机模块等,在系统电力出现故障时保证系统仍能正常地工作,极大地提高了紧急情况下的人员搜救能力,具有较大的现实意义。1.2国内外煤矿安全监测研究状况1.2.1国内煤矿安全监测研究状况目前，我国煤矿井下通信基本使用有线装置，依靠电缆传输信息，由于井下特殊环境所限，地面潮湿，电缆腐蚀严重，一旦发生事故，通信马上中断，指挥端很难与事故地点取得联系，成为矿井通信一个至关重要的盲点，介于有线通信的种种弊端，国内外现正积极研究各种井下无线通信系统，这对煤矿生产管理，特别是矿井救灾具有重要意义。国内多数煤矿企业都已经或正在进行生产调度、监测监控等信息系统的建设，这些系统的建立在实现安全生产的过程中起到了重要的作用。但是这些系统几乎都是基于有线的系统，在紧急状态下如何将安全生产监测监控的信息及时、准确的传送到相关人员手中，缺乏有效的手段。1.2.2国外煤矿安全监测研究状况世界主要产煤国(美国,英国，德国，波兰，前苏联)从50年代开始，陆续得把监测技术应用到安全生产管理上，国外迅速地把射频识别技术成功的应用到了井下人员定位监控系统中。1990年8月，美国安菲斯公司利用超低频信号的穿透力研制开发的世界唯一一套可实现超低频信号穿透岩层进行传输的无线急救通讯系统投入煤矿使用。该系统的先进技术工艺和优越的性能得到了矿区领导的一致肯定。该系统能够提供一些预先编制好的紧急信息，这些信息在紧急情况出现时自动生成。该系统可以直接连接现有的监控设备。可以监控多种输入，警告信息由矿井人员预先指定，在紧急情况发生时，可以在最短的时间内，将警告发送给井下全部或相应的工作人员。1.3本论文的选题意义与工作由于多种短距离无线传输技术的兴起，为解决矿井问题提供了更多的选择，蓝牙、红外、以及最新的ZigBee技术都能够实现短距离无线通信，但考虑到满足生产要求，同时能降低生产成本的情况，利用无线传感器网络就突显了它的作用。在这种情况下，设计的一种无线传感模块就具有了很