【正文】 .... 6 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu) .............................................................................................................. 7 信標與非信標模式 ....................................................................................................... 8 ZigBee 術(shù)語 ................................................................................................................. 8 綁定 ............................................................................................................................ 9 ZigBee 原語 ................................................................................................................. 9 CC2530 的溫度監(jiān)測系統(tǒng) ....................................................................................................... 10 系統(tǒng)設(shè)計思路及整體結(jié)構(gòu) .................................................................................................... 10 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ...................................................................................................................... 10 ZigBee 開發(fā)套件 ........................................................................................................ 10 CC2530 概述 .............................................................................................................. 12 DS18B20概述 ........................................................................................................... 15 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ...................................................................................................................... 15 軟件開發(fā)環(huán)境 IAR 簡介 ............................................................................................. 15 ZStack體系架構(gòu)及工作流程 ...................................................................................... 15 網(wǎng)絡通信過程 ............................................................................................................ 19 溫度測量與數(shù)據(jù)傳輸 .................................................................................................. 20 節(jié)點休眠 ................................................................................................................... 23 上位機軟件設(shè)計 ......................................................................................................... 24 ...................................................................................................................................... 27 系統(tǒng)測試步驟 ...................................................................................................................... 27 系統(tǒng)測試結(jié)果 ...................................................................................................................... 27 系統(tǒng)測試結(jié)果分析 ............................................................................................................... 28 ................................................................................................................................... 29 工作總結(jié) ............................................................................................................................. 29 前景展望 ............................................................................................................................. 29 參考文獻 ......................................................................................................................................... 31 翻譯部分 ......................................................................................................................................... 32 中文譯文 .................................................................................................................................. 32 原文 ......................................................................................................................................... 37 致 謝 ............................................................................................................................................. 42 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 論 課題的研究背景及意義 煤炭自燃產(chǎn)生的有害氣體不僅嚴重危害井下人員的健康 ,而且容易誘發(fā)瓦斯、煤塵爆炸事故，并造成嚴重的資源浪費，因此研制煤礦采空區(qū)火源點感知網(wǎng)絡系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的迫切需要，對于制定采空區(qū)防滅火措施 ,實現(xiàn)煤礦安全高效生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。 基于 CC2530 的溫度監(jiān)測系統(tǒng)不僅能有效滿足煤礦采空區(qū)火源點感知的需求，而且還因為其具有低成本、低功耗等特點，受到人們的廣泛青睞。 由于簡化協(xié)議，對于控制器的要求已經(jīng)很低，以 8051 的 8位控制器測算，每塊芯片僅 需要 2 美元，而且 ZigBee 協(xié)議免專利費，免執(zhí)照頻段，進一步降低了產(chǎn)品成本。 CC2530 在眾多無線通訊芯片中最為突出的優(yōu)勢是低功耗，在休眠模式下， 2節(jié) 5號電池就可以維持 1 至 2 年。 因此，研究 基于 CC2530 的溫度監(jiān) 測系統(tǒng)是非常有意義的。 國內(nèi)外研究概況 煤礦采空區(qū)自然發(fā)現(xiàn) 火源位置的探測在技術(shù)實現(xiàn)上的難度較大 。 國內(nèi)外 在這一領(lǐng)域內(nèi)進行了大量的研究工作?，F(xiàn)有技術(shù)主要有 ： 電磁探測法、氣體探測法和溫度探測法。它們各具特點，適應不同的開采條件，也存在著各自的不足之處。 氣體探測法。主要包括采空區(qū)氣體成分分析法 和測氡法。束管是當前我國煤礦火災監(jiān)測的主要手段，它利用在采空區(qū)不同位置布置多條空氣采集管，定時抽取特定區(qū)域的氣體樣本，對該區(qū)域某點的 O N CO、 CH CO C2H C2H C2H2等自然火災標志氣體含量循環(huán)監(jiān)測，判斷煤面的氧化情況，預測預報發(fā)火點的溫度變化，為煤礦自然火災的防治工作提供科學依據(jù)。具統(tǒng)計我國目前獲 得安標的都是該類產(chǎn)品。國內(nèi)外，還開展了測氡法探測火源位置的研究 。其基本原理是放射性元素存在衰變現(xiàn)象，在衰變過程中產(chǎn)生氡氣，而在實際的地層測量中。人們找到了溫度與氡氣濃度之間的關(guān)系，依據(jù)這 種關(guān)系可以從氡氣濃度的變化反過來推算出火源的溫度。 電磁法。包括磁性探測法和電阻率探測法。磁性探測法，利用煤層上覆巖中常含有大量菱鐵礦及黃鐵礦結(jié)核，發(fā)生自燃時，上覆巖受高溫烘烤，鐵質(zhì)成分發(fā)生變化而形成磁性物質(zhì)，且磁性隨自燃溫度的升高而增強的原理，實現(xiàn)對采空區(qū)發(fā)火點的檢測。電阻率法，地下煤層沿走向或其它方向電阻率基本保持不變，自燃后引起煤層和周圍巖石電阻率變化；自燃初期電阻率下降，后期表現(xiàn)較高電阻率，比較未自燃區(qū)和自燃區(qū)的變化來判斷自燃位置。 溫度探測法。主要有二類系統(tǒng)， 基于無線的采空區(qū)溫度監(jiān)測系統(tǒng)、基于分布 式光纖傳感器的采空區(qū)溫度監(jiān)測系統(tǒng)。無線傳感器網(wǎng)絡溫度監(jiān)測技術(shù)是近年來逐步發(fā)展起來的監(jiān)測煤自然發(fā)火的檢測方法。河南理工大學、西安科技大學、黑龍江科技學院、太原電子研究中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 設(shè)計院等相繼對采空區(qū)溫度場無線自組網(wǎng)傳感器監(jiān)測系統(tǒng)進行了理論研究和開發(fā) 。 他們的研究表明，煤自燃溫度場無線網(wǎng)絡監(jiān)測法能及時預測溫度場的微弱變化 ,比 CO 的預報更早 ,對于煤炭自然發(fā)火早期預警預報有十分重要的意義 ，已經(jīng)被業(yè)界認可。但是，這方面至今還沒有產(chǎn)品推出。山東省科學院，提出了利用光纖拉曼散射效應（ Raman scattering）和光時域反 射測量技術(shù)（ Optical TimeDomain Reflectometry，簡稱 OTDR）來獲取空間溫度分布信息。其中光纖拉曼散射效應（ Raman scattering）用于實現(xiàn)溫度測量，光時域反射測量技術(shù)（ Optical Time Domain Reflectometer）用于實現(xiàn)溫度定位，是近幾年發(fā)展起來的一種用于實時測量空間溫度場分布的高科技技術(shù)，它能夠連續(xù)測量光纖沿線的溫度分布情況，測量距離可達 30 公里，空間定位精度達到米的數(shù)量級，能夠進行不間斷的自動測量，特別適宜于需要長距離、大范圍多點測量的 應用場合。 綜上所述，束管監(jiān)測系統(tǒng)屬于對自然發(fā)火的間接測量，發(fā)火點定位困難，且束管監(jiān)測系統(tǒng)的管線較長 ,投入大 ,維護困難 ,且經(jīng)常發(fā)生管路漏氣或堵塞現(xiàn)象。分布式光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)，在采空區(qū)溫度檢測中遇到的最大問題，是監(jiān)測光纖極可能被塌落的頂板砸斷，造成不可恢復故障。測氡法，該方法與實用還有很大距離，首先是地質(zhì)因素的影響，并不是所有礦都具有可供測量的氡 氣存在；另一方面就是氡氣濃度與火源溫度之間的關(guān)系并不是單調(diào)增減，而是在某一基軸線上的減幅波動，從而影響火源 定位準確性。電磁法自然發(fā) 現(xiàn)火點探測技術(shù)，必須等煤炭燃燒起來才 可以使用，適用于已經(jīng)火災已經(jīng)形成情況下，不適用于火源點的預警與報警。 論文的主要內(nèi)容及結(jié)