zigbee技术的煤矿环境监测系统设计
摘 要对于有线监测大量布线繁琐的情况及为解决矿井下环境监测的需求，此文选择“基于ZigBee技术的煤矿环境监测系统设计”作为研究课题，设计了一款基于ZigBee技术的无线传感网络系统。通过软件、硬件的互相结合，利用传感器对矿井下的温湿度、CO浓度数据进行实时采集，采集的数据经无线模块发送至另一协调板，通过PC机的上位机程序显示温湿度值、浓度值，即可实现监测的功能。
目录
一、 引言 1
(一) 研究背景与意义 1
(二) 发展现状及发展趋势 1
(三) 本文主要研究内容 1
二、 方案选择及元器件介绍 3
(一) 系统主控核心的选取 3
(二) 微控制器的简介 3
1. CC2530F256芯片简介 3
2. CH340G芯片简介 4
(三) 节点模块的简介 4
1. 气体传感器简介 4
2. 温湿度传感器简介 5
3. 天线模块简介 5
三、 硬件系统设计 6
(一) 环境监测系统的硬件系统电路设计 6
(二) 核心电路设计 6
1. 最小系统电路设计 6
2. 射频收发电路设计 7
(三) 协调器节点电路设计 8
1. DTH11温湿度传感器电路设计 8
2. MQ7气敏传感器电路设计 8
3. 接口电路设计 8
四、 软件系统设计 10
(一) 系统软件的工作流程 10
(二) 协调器程序的工作流程 10
(三) 检测与发送程序的工作流程 11
(四) 上位机程序的工作流程 12
五、 实物制作与调试 13
(一) 硬件制作与调试 13
(二) 调试问题总结 14
总 结 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 元件列表 19
附录三 程序 20
Abstract
For monitoring a *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
large number of cable wiring onerous conditions and to solve the mine environment monitoring requirements, this article choose the "coal mine environmental monitoring system based on ZigBee technology design" as a research topic, designed a wireless sensor network system based on ZigBee technology. Through software and hardware combined with each other, by using the temperature and humidity sensor for mine, CO concentration in realtime data acquisition, data collected by the wireless module is sent to another coordination board, through the PC program of PC display the temperature and humidity value, density, the function of the monitoring can be realized.
Keywords：ZigBee；CC2530 Chip；Gas Sensor；Temperature and humidity Sensor 引言
研究背景与意义
近代以来，因为国家经济迅速发展，所以煤炭的产出量和消耗量出现迅速增进趋势。作为煤矿存储量的大国，煤矿的安全问题不容忽视。跟随国家日趋注重煤矿资源生产安全问题，对煤矿监测的安全体系愈来愈体现出其重要性。当前我国不少矿产出产现场依然在使用连接某个终端的有线传感器进行监控，不但增加了成本，而且部分场地因为地理因素不能铺架传感仪器和终端控制，非常容易出现监控盲点。随着无线技术的快速发展，在大多的矿山出产现场需求一种无线的、移动性强、可靠性高、低功耗、及时性强的监控装置。
在成熟的ZigBee技术上建立一种无线的传感网络体系，可以检测并表示井内的环境的温湿度、一氧化碳浓度，可以对煤矿的周边情况实时监测，提早发现意外状况，减少人员伤亡及财产损失，对煤矿工作人员的安全起着重要意义。
发展现状及发展趋势
我国研究煤矿监测控制技术的步伐相比国外较晚。第一台瓦斯的告警机器于1958年出现，选用的器件是铂丝元件位。一九六一年，北京的一家研究所与辽宁的某仪器制作厂协作展开了相关的钻探，三年后终于研制出我国第一个到达可用程度的催化元件，使用这种元件制作出了AQR1型瓦斯测量仪。跟随电子计算机技术发展，监测系统也在不断更新，如今的监测系统不仅能检测甲烷、一氧化碳、氢气的浓度，而且能对井下进行实时监控。
如今我国矿井的监控系统主要有三种：一是20世纪80年代早期，把从外洋引入的一批安全系统与我国煤矿实际情况联合研制的监控系统，由于技术水平较低和难以维护等原因系统已面临要更新的境遇；二是20世纪90年代后期，海内有关的科研机构与生产厂家推出许多型号的监控系统，但是系统整体的信息传输速率不高；三是21世纪以来，厂家在系统的原本基础上，对其性能等进行更新升级，从而出现的新系统。
我国在监测控制技术的实际应用对比他国是较晚的，因此矿井检测设备不是优良的，不可避免存在一些缺点。比如设备的使用期限较短，维护费用却很高，设备在工作时受到不良环境影响偶尔会发生错误告警，产生错误数据等现象。
目录
一、 引言 1
(一) 研究背景与意义 1
(二) 发展现状及发展趋势 1
(三) 本文主要研究内容 1
二、 方案选择及元器件介绍 3
(一) 系统主控核心的选取 3
(二) 微控制器的简介 3
1. CC2530F256芯片简介 3
2. CH340G芯片简介 4
(三) 节点模块的简介 4
1. 气体传感器简介 4
2. 温湿度传感器简介 5
3. 天线模块简介 5
三、 硬件系统设计 6
(一) 环境监测系统的硬件系统电路设计 6
(二) 核心电路设计 6
1. 最小系统电路设计 6
2. 射频收发电路设计 7
(三) 协调器节点电路设计 8
1. DTH11温湿度传感器电路设计 8
2. MQ7气敏传感器电路设计 8
3. 接口电路设计 8
四、 软件系统设计 10
(一) 系统软件的工作流程 10
(二) 协调器程序的工作流程 10
(三) 检测与发送程序的工作流程 11
(四) 上位机程序的工作流程 12
五、 实物制作与调试 13
(一) 硬件制作与调试 13
(二) 调试问题总结 14
总 结 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 元件列表 19
附录三 程序 20
Abstract
For monitoring a *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
large number of cable wiring onerous conditions and to solve the mine environment monitoring requirements, this article choose the "coal mine environmental monitoring system based on ZigBee technology design" as a research topic, designed a wireless sensor network system based on ZigBee technology. Through software and hardware combined with each other, by using the temperature and humidity sensor for mine, CO concentration in realtime data acquisition, data collected by the wireless module is sent to another coordination board, through the PC program of PC display the temperature and humidity value, density, the function of the monitoring can be realized.
Keywords：ZigBee；CC2530 Chip；Gas Sensor；Temperature and humidity Sensor 引言
研究背景与意义
近代以来，因为国家经济迅速发展，所以煤炭的产出量和消耗量出现迅速增进趋势。作为煤矿存储量的大国，煤矿的安全问题不容忽视。跟随国家日趋注重煤矿资源生产安全问题，对煤矿监测的安全体系愈来愈体现出其重要性。当前我国不少矿产出产现场依然在使用连接某个终端的有线传感器进行监控，不但增加了成本，而且部分场地因为地理因素不能铺架传感仪器和终端控制，非常容易出现监控盲点。随着无线技术的快速发展，在大多的矿山出产现场需求一种无线的、移动性强、可靠性高、低功耗、及时性强的监控装置。
在成熟的ZigBee技术上建立一种无线的传感网络体系，可以检测并表示井内的环境的温湿度、一氧化碳浓度，可以对煤矿的周边情况实时监测，提早发现意外状况，减少人员伤亡及财产损失，对煤矿工作人员的安全起着重要意义。
发展现状及发展趋势
我国研究煤矿监测控制技术的步伐相比国外较晚。第一台瓦斯的告警机器于1958年出现，选用的器件是铂丝元件位。一九六一年，北京的一家研究所与辽宁的某仪器制作厂协作展开了相关的钻探，三年后终于研制出我国第一个到达可用程度的催化元件，使用这种元件制作出了AQR1型瓦斯测量仪。跟随电子计算机技术发展，监测系统也在不断更新，如今的监测系统不仅能检测甲烷、一氧化碳、氢气的浓度，而且能对井下进行实时监控。
如今我国矿井的监控系统主要有三种：一是20世纪80年代早期，把从外洋引入的一批安全系统与我国煤矿实际情况联合研制的监控系统，由于技术水平较低和难以维护等原因系统已面临要更新的境遇；二是20世纪90年代后期，海内有关的科研机构与生产厂家推出许多型号的监控系统，但是系统整体的信息传输速率不高；三是21世纪以来，厂家在系统的原本基础上，对其性能等进行更新升级，从而出现的新系统。
我国在监测控制技术的实际应用对比他国是较晚的，因此矿井检测设备不是优良的，不可避免存在一些缺点。比如设备的使用期限较短，维护费用却很高，设备在工作时受到不良环境影响偶尔会发生错误告警，产生错误数据等现象。
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