瓦斯无线监测网络低功耗传感节点的研究

瓦斯无线监测网络低功耗传感节点的研究

作者:师大云端图书馆 时间:2016-06-17 分类:硕士论文 喜欢:3998
师大云端图书馆

【摘要】瓦斯事故一直是煤矿安全生产的主要威胁。虽然近些年来,瓦斯监测技术不断发展,但瓦斯爆炸事件仍频频发生。将无线传感器网络应用于井下采煤工作面等处的瓦斯浓度监测,与现有有线网络相结合,则能够更为全面地监测瓦斯浓度。但传统低功耗瓦斯传感元件的功耗很大,严重限制了无线瓦斯传感器节点的工作寿命。因此如何降低无线瓦斯传感器节点的能耗是迫切需要解决的问题。低功耗瓦斯传感器节点的设计需要从硬件和软件两个方面进行研究。在硬件设计方面,本文首先对比了低功耗的瓦斯传感元件和无线收发器件。MIPEX传感元件是俄罗斯OPTOSENSE公司最新推出的一款低功耗红外瓦斯传感器,其功耗远低于传统瓦斯传感元件。然后选择了瓦斯传感元件MIPEX.稳压器件MH5333和CC2430无线收发器件,设计了低功耗硬件节点电路。由CC2430的P1.0管脚控制MIPEX传感元件的电源。当不需要采集数据时,P1.O输出低电平,关闭MIPEX以降低能耗。在软件设计方面,将软件程序归纳为顶层模块、数据采集模块、无线通信模块和低功耗模块,并完成了各个模块的具体程序设计。在顶层模块中,设置传感器节点处于工作/休眠的交替状态,其工作周期为10分钟。由于传感器节点采集和发送数据的时间非常短暂,因此节点在一个周期的绝大部分时间里都是处于休眠状态,有利于降低节点能耗。采用4个传感器节点和一个协调器节点构建了一个星型网络,验证了无线通信模块和串口通信程序。由于软件设计是在ZigBee协议栈中进行的,所以第二章介绍了Zigbee技术及其协议栈。然后从理论上估计了节点的能耗。采用4节AA电池,估计出节点的工作时间为260天。又针对MIPEX传感元件电源不受控的情况下CC2430休眠与不休眠两种方案,分析了节点能耗,估计出其工作时间约为4天和70天。可见采用休眠机制可显著延长节点工作时间。最后又分析了采用TP-1.1A传感元件的节点的功耗,在6节AA电池供电和CC2430采取休眠机制的情况下其工作时间不足4天。可见,传统瓦斯传感元件低功耗性能远不如MIPEX。最后分析了存在的问题,并提出了进一步研究的思路。
【作者】尹晶晶;
【导师】吴怡之;
【作者基本信息】东华大学,电子与通信工程(专业学位),2014,硕士
【关键词】无线传感器节点;低功耗;瓦斯;红外甲烷传感器MIPEX;ZigBee协议栈;

【参考文献】
[1]关方冰.俄语并列结构综合分析[D].辽宁大学,俄语语言文学,2012,硕士.
[2]杨智炜.轴向柱塞泵虚拟样机仿真技术研究[D].浙江大学,2006.
[3]赵宇.非免疫缺陷宿主肺隐球菌病临床分析及乳胶凝集试验的诊断价值[D].南方医科大学,内科学,2012,硕士.
[4]李园园.服务计算环境下信任模型与访问控制模型研究[D].山东师范大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[5]顾雨捷.用于行为分析反木马的模糊分类算法研究[D].浙江工业大学,2008.
[6]陈俊儒.社会保障对居民消费影响的研究[D].河北经贸大学,国民经济学,2012,硕士.
[7]张凤.地方理工科大学实践教学的现状分析与对策研究[D].河北科技大学,高等教育学,2012,硕士.
[8]崔东辉,徐龙祥.基于坐标变换的径向主动磁轴承容错控制[J].控制与决策,2010,09:1420-1425+1430.
[9]仇晓芬.齐次分层垫片上的“热点”猜想[D].浙江大学,应用数学,2013,硕士.
[10]李燕.RPL8蛋白冲击的DC疫苗抑制黑色素瘤生长的研究[D].遵义医学院,免疫学,2013,硕士.
[11]姜立.不同水氮处理对青花菜生理生化特性和水分利用效率的影响[D].甘肃农业大学,设施作物,2013,硕士.
[12]魏传军.基于地基GNSS观测数据的电离层延迟改正研究[D].长安大学,大地测量学与测量工程,2014,硕士.
[13]高慧娟.泰国天然橡胶(HS4001)产业的出口竞争力研究[D].首都经济贸易大学,国际贸易学,2014,硕士.
[14]田胜男.矩形广义分散系统的能控性研究[D].东北大学,系统理论,2011,硕士.
[15]付蓉,魏萍,万秋兰,王磊,唐国庆.市场环境下基于最优潮流的输电网规划[J].电力系统自动化,2005,16:42-47.
[16]早日古丽·吾布力艾山.维吾尔语种新闻网站研究[D].新疆大学,新闻学,2013,硕士.
[17]韦茜.基于嵌入式Linux的多媒体终端设计[D].华中科技大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[18]张烨.商业银行发展绿色信贷业务的对策研究[D].吉林大学,金融,2013,硕士.
[19]薛子欣.中国民生银行小微企业金融服务策略研究[D].西安科技大学,工商管理,2013,硕士.
[20]赵刚.敏捷供需链管理及其供应商评价体系研究[D].南京航空航天大学,2003.
[21]刘乐,方一鸣,李晓刚,李建雄.基于Hamilton理论的可逆冷带轧机速度张力系统无张力计控制[J].自动化学报,2015,01:165-175.
[22]梁战平,梁建.数字时代情报学的学科走向[J].郑州大学学报(哲学社会科学版),2005,04:7-9+14.
[23]孙博华.并联式液驱混合动力商用车再生制动与气制动协调稳定性控制研究[D].吉林大学,车辆工程,2014,硕士.
[24]原航.郑州市总部经济发展研究[D].郑州大学,国民经济学,2013,硕士.
[25]薛建.三光气的制备、测定及应用研究[D].浙江工业大学,农药学,2004,硕士.
[26]胡国,唐成虹,徐子安,张建华.数字化变电站新型合并单元的研制[J].电力系统自动化,2010,24:51-54.
[27]许琳.悬索桥施工过程中缆索系统的精细模拟[D].大连理工大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[28]吴晓南.商业银行资产证券化研究[D].天津大学,企业管理,2004,硕士.
[29]齐忠亮.小功率半导体激光器的恒温控制与驱动方法的研究[D].哈尔滨理工大学,测试计量技术及仪器,2012,硕士.
[30]张剡,夏辉,柏文阳.数据库安全模型的研究[J].计算机科学,2004,10:101-103+149.
[31]董丛.我国绿色住宅发展的战略选择和对策研究[D].首都经济贸易大学,区域经济,2013,硕士.
[32]欧阳密,付志艳,吕晓静,陈欢乐,胡彬,夏旭峰,张诚.偶联噻吩引入对三苯胺成膜性提高及电致变色性能增强(英文)[J].物理化学学报,2013,05:996-1002.
[33]周娟.枣花蜜理化指标及抗氧化活性研究[D].西北大学,食品科学,2013,硕士.
[34]何黎民.头颈三维有限元模型构建及颅脑直接冲击伤致伤机制研究[D].第二军医大学,2004.
[35]齐银静.二维斑点追踪成像技术在诊断左心室射血分数正常的心力衰竭中的价值[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[36]王冬冬.松辽盆地王府地区登娄库组气藏特征研究[D].东北石油大学,地质工程(专业学位),2013,硕士.
[37]孔令立.红外测温技术在乙烯裂解炉温度检测中的应用[D].安徽大学,光学,2014,硕士.
[38]闫文婷.急性冠状动脉综合征中医证候与多重危险因素的关系研究[D].北京中医药大学,中医内科学,2014,硕士.
[39]任思聪.复合多孔材料非完美界面数值模拟方法[D].西南交通大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[40]赵盟.基于BIM的进度看板研究[D].华中科技大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[41]秦丽叶.孙中山民生主义思想及其对当代中国民生建设的价值[D].华中师范大学,科学社会主义与国际共产主义运动,2013,硕士.
[42]徐欢.从功能对等的角度分析高层会议发言中的省略现象[D].北京外国语大学,翻译,2014,硕士.
[43]周向华.超声检测技术对糖溶液的研究及其在浓度检测中的应用[D].浙江大学,食品科学,2004,硕士.
[44]宋正强.表面式永磁同步电机无传感器控制策略及初始位置检测[D].沈阳工业大学,电力电子与电力传动,2004,硕士.
[45]杨佳能.基于语义分析的中文微博情感分类研究[D].广东外语外贸大学,企业管理,2014,硕士.
[46]马艳云.教师教育信念研究[D].渤海大学,教育学原理,2014,硕士.
[47]高伏音.小学中年级班级合唱的教学模式探究[D].首都师范大学,小学教育,2014,硕士.
[48]李丹丹.高中英语评判性阅读的问题设计研究[D].宁波大学,学科教育(专业学位),2014,硕士.
[49]郝文龙.黑龙江省小额贷款公司发展问题研究[D].东北农业大学,金融学,2013,硕士.
[50]盛安冬,王远钢,刘健,戚国庆,郭治.航迹辨识系统中约束方差滤波的容许模型噪声[J].控制与决策,2001,05:553-556.

相关推荐
更多