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双路径煤矿环境多参数监测无线传感器网络的设计与实现的中期报告

一、研究背景和意义

煤矿是我国重要的能源产业，也是典型的工业生产场所，其安全生产问题一直备受关注。在当前安全生产形势下，如何提高煤矿安全生产水平，预防和控制煤矿事故的发生关键在于对煤矿环境的多参数监测和有效预警。而传统的煤矿监测手段需要大量人力和物力进行人工巡检、数据采集与处理，效率低、成本高、安全风险大。因此，开发一种无线传感器网络（WSN）是非常必要的，能够提高煤矿环境监测的自动化程度，提高安全生产的效率和可靠性。

双路径煤矿是一种新型的矿井模式，相比于传统的煤矿，它更加复杂、难度更大，因此需要更高效、智能、可靠的监测手段。双路径煤矿需要对煤井内部和外部的各种环境因素进行多参数的实时监测，如温度、湿度、气体浓度等。为了保证煤矿安全运行，必须通过对这些参数的多样化监测，及时准确的获取煤矿环境信息。

二、研究内容和方法

本项目旨在设计并实现一种基于无线传感器网络的双路径煤矿环境多参数监测系统。本次中期报告的主要内容是对煤矿环境监测无线传感器网络系统的设计和实现进行介绍。

本次研究采用的方法主要是嵌入式系统硬件设计与软件开发。具体步骤如下：

1.系统总体设计。首先根据双路径煤矿的特点，明确系统的功能需求。然后进行硬件设计，包括传感器选择、传感器接口电路设计等，以及无线传输模块设计，实现数据的实时传输。

2.嵌入式开发。使用ARMCortex-M3单片机作为主控芯片，基于KeilMDK5开发环境，采用C语言对系统程序进行逐步开发和调试。

3.网络通信设计。采用无线ZigBee协议进行通信，实现数据的快速、可靠的传输，使整个系统具有良好的抗干扰性和可靠性。

三、研究进展

截止目前，我们已经完成了以下工作：

1.系统总体设计。我们确定了系统的功能需求，确定了各个传感器的具体种类和数量。针对不同的参数，我们采用了不同的传感器，如光敏传感器、温湿度传感器、气敏传感器等。我们还进行了各个传感器的接口电路设计，使其能够与主控芯片（ARMCortex-M3）相连接，实现数据获取。

2.嵌入式开发。我们使用KeilMDK5开发环境，采用C语言逐步开发系统程序，并对其进行调试。目前我们已经完成了主控程序的开发和调试，能够正常工作，并与各个传感器进行了良好的通信。

3.网络通信设计。我们采用了无线ZigBee协议进行通信，并进行了无线传输模块的设计和调试。目前我们成功实现了数据的实时传输。

四、后续工作

接下来的工作重点如下：

1.完善系统功能。我们将继续完善系统功能，加入自适应采集、数据存储、异常检测等功能，使系统更加完善和可靠。

2.系统优化。我们将进一步优化系统的硬件设计和软件开发，提高系统的性能和可维护性。

3.实地测试。我们将对系统进行实地测试，验证其在双路径煤矿环境中的可行性和有效性。

5、结论

本次中期报告主要介绍了基于无线传感器网络的双路径煤矿环境多参数监测系统的设计和实现。通过嵌入式系统硬件设计和软件开发，我们已经完成了主控软件和无线传输模块的开发，并成功实现了数据的实时传输。随着系统优化和实地测试的进行，我们相信该系统将会有更广泛的应用前景。