无线传感器网络在火灾监控中的应用.doc

目录 1、 绪论 2 1.1 设计的背景意义 2 1.2研究现状与进展 3 1.3本设计的任务 5 2、系统的设计基础 5 2.1 Zigbee技术简介 5 2.2 基于Zigbee火灾报警技术简介 8 2.2.1 系统整体网络结构 8 2.2.2 系统组网拓扑 8 2.2.3 温度/烟雾检测传感器连接示意图 10 3、火灾报警系统结构设计 10 3.1火灾探测器 11 3.1.1火灾探测器的分类 11 3.1.2火灾探测器的选择 12 3.1.3火灾探测器的设置 12 3.1.4温度检测传感器 13 3.1.5烟雾检测传感器 14 3.2手动火灾报警按钮 15 3.2.1 手动火灾报警按钮概述 15 3.2.2 手动火灾报警按钮的设置 15 3.3 火灾报警控制器 15 3.3.1 火灾报警控制器分类 16 3.3.2 火灾报警控制器的功能 16 3.4火灾报警系统介绍 17 3.4.1区域报警控制系统 17 3.4.2集中报警控制系统 17 3.4.3控制中心报警系统 18 3.5系统的设计工作原理 18 4、系统硬件设计 19 4.1 Zigbee技术网络层设计 19 4.1.1 Zigbee技术网络层的体系结构研究 19 4.1.2 Zigbee的网络拓扑结构 20 4.1.3 网络的组建原理 21 4.2 ZigBee模块硬件设计 21 4.2.1核心控制功能模块结构介绍 21 4.2.2 核心 ZigBee 模块-JN5139 22 4.2.3 无线模块整体硬件设计 24 4.3单片机最小系统设计 24 4.3.1 AT89S51管脚说明 25 4.3.2 单片机时钟电路 26 4.3.3 单片机复位电路 27 4.4 温度传感器电路 27 4.5 烟雾传感器电路 28 4.6 数据采集接口电路 30 4.6.1 ADC0809的芯片结构组成 30 4.6.2 ADC0809管脚说明 31 4.6.3 ADC0809数据采集电路 32 5、单片机系统软件设计 33 5.1 概述 33 5.2单片机数据采集程序流程 35 5.3数据采集模块程序设计 35 5.4数据转换程序的设计 37 5.5数据发送程序 38 5.6水幕装置控制程序设计 38 6、结论与展望 40 6.1 结论 40 6.2 展望 41 谢 辞 41 附录1：电路图 46 附录2：程序 47 绪论 1.1 设计的背景 煤炭行业是一个特殊的行业。瓦斯、矿尘、火灾、水灾、顶压等各种安全隐患严重威胁着矿井作业工人的人身安全。而我国作为世界第一大产煤国，煤矿的安全生产状况非常严峻，严重的安全事故时有发生。据统计，中国国有重点煤矿中44.4%的矿井高瓦斯或煤与瓦斯突出，自然发火危险矿井占51.3%，煤尘有爆炸危险的矿井占87，4%，水文地质条件复杂或极复杂类型煤矿占25.04%。小煤矿中高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井超过巧%，具有煤尘爆炸危险矿井占91.350k，其中高达57.71%的矿井具有强爆炸性。而国外先进的煤矿安全生产情况已经达到了很高的水平，比如澳大利亚。在切实加强落实《安全生产法》的同时，建立煤矿井下安全信息管理系统实现生产安全与生产效益兼顾已成为我国煤炭企业迫在眉睫的首要任务。 目前在我国煤矿中，大部分采用的系统是有线监控系统。采用的技术途径是有源RFID结合工业总线(以太网)等有线的通讯方式。有线监控的问题是成本高、布线复杂、建设成本也高、耗人力资源，后期维护困难。所以，希望通过基于无线传感器网络的技术实现井下的信息采集与传输。因此，设计一个基于无线传感器网络的火灾监控系统具有重要作用和意义。 1.2研究现状与进展 我国改革开放以来，科学技术不断进步，人民的生活需求不断扩大，能源消耗迅猛增长。煤炭作为工业血液，需求增长迅速，煤炭工业也得到很大发展，但是煤矿重大、特大事故时有发生，仍未实现对灾害事故的有效控制。 各地煤矿事故频发，造成严重的人员伤亡及经济损失，暴露出现有煤矿监控系统存在的问题。煤炭安全生产中受到八大灾害(《煤矿安全规程》，2004)的威胁，它们主要是：瓦斯危害、煤尘危险、水灾、火灾、顶板及冲击地压、提升运输危险、电气危险、爆炸材料危险及有害因素。据不完全统计，全国煤矿每年死亡人数超过六千人，约占全国的 80％以上，占全国工业企业死亡人数的 60％。根据统计分析表明，全国煤矿瓦斯事故数占煤矿事故总数大约 70%。因此，煤矿井下瓦斯参数的监测对保障煤矿安全生产具有十分重要的作用，是煤矿高产、高效、安全生产的重要保证，直接关系着矿井的安全生产和矿工的生命安全。 目前我国普遍采用的煤矿瓦斯监控系统都是以工业总线为基础，井下瓦斯监测系统与地面信息