【正文】 .... 6 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) .............................................................................................................. 7 信標(biāo)與非信標(biāo)模式 ....................................................................................................... 8 ZigBee 術(shù)語(yǔ) ................................................................................................................. 8 綁定 ............................................................................................................................ 9 ZigBee 原語(yǔ) ................................................................................................................. 9 CC2530 的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) ....................................................................................................... 10 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及整體結(jié)構(gòu) .................................................................................................... 10 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ...................................................................................................................... 10 ZigBee 開(kāi)發(fā)套件 ........................................................................................................ 10 CC2530 概述 .............................................................................................................. 12 DS18B20概述 ........................................................................................................... 15 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ...................................................................................................................... 15 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 IAR 簡(jiǎn)介 ............................................................................................. 15 ZStack體系架構(gòu)及工作流程 ...................................................................................... 15 網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程 ............................................................................................................ 19 溫度測(cè)量與數(shù)據(jù)傳輸 .................................................................................................. 20 節(jié)點(diǎn)休眠 ................................................................................................................... 23 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 24 ...................................................................................................................................... 27 系統(tǒng)測(cè)試步驟 ...................................................................................................................... 27 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果 ...................................................................................................................... 27 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果分析 ............................................................................................................... 28 ................................................................................................................................... 29 工作總結(jié) ............................................................................................................................. 29 前景展望 ............................................................................................................................. 29 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................................... 31 翻譯部分 ......................................................................................................................................... 32 中文譯文 .................................................................................................................................. 32 原文 ......................................................................................................................................... 37 致 謝 ............................................................................................................................................. 42 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 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(yán)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(yán)重的資源浪費(fèi)，因此研制煤礦采空區(qū)火源點(diǎn)感知網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的迫切需要，對(duì)于制定采空區(qū)防滅火措施 ,實(shí)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(shí)意義。 基于 CC2530 的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅能有效滿足煤礦采空區(qū)火源點(diǎn)感知的需求，而且還因?yàn)槠渚哂械统杀?、低功耗等特點(diǎn)，受到人們的廣泛青睞。 由于簡(jiǎn)化協(xié)議，對(duì)于控制器的要求已經(jīng)很低，以 8051 的 8位控制器測(cè)算，每塊芯片僅 需要 2 美元，而且 ZigBee 協(xié)議免專利費(fèi)，免執(zhí)照頻段，進(jìn)一步降低了產(chǎn)品成本。 CC2530 在眾多無(wú)線通訊芯片中最為突出的優(yōu)勢(shì)是低功耗，在休眠模式下， 2節(jié) 5號(hào)電池就可以維持 1 至 2 年。 因此，研究 基于 CC2530 的溫度監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)是非常有意義的。 國(guó)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(cè)在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上的難度較大 。 國(guó)內(nèi)外 在這一領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行了大量的研究工作?，F(xiàn)有技術(shù)主要有 ： 電磁探測(cè)法、氣體探測(cè)法和溫度探測(cè)法。它們各具特點(diǎn)，適應(yīng)不同的開(kāi)采條件，也存在著各自的不足之處。 氣體探測(cè)法。主要包括采空區(qū)氣體成分分析法 和測(cè)氡法。束管是當(dāng)前我國(guó)煤礦火災(zāi)監(jiān)測(cè)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(shí)抽取特定區(qū)域的氣體樣本，對(duì)該區(qū)域某點(diǎn)的 O N CO、 CH CO C2H C2H C2H2等自然火災(zāi)標(biāo)志氣體含量循環(huán)監(jiān)測(cè)，判斷煤面的氧化情況，預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)發(fā)火點(diǎn)的溫度變化，為煤礦自然火災(zāi)的防治工作提供科學(xué)依據(jù)。具統(tǒng)計(jì)我國(guó)目前獲 得安標(biāo)的都是該類產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)外，還開(kāi)展了測(cè)氡法探測(cè)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(guò)程中產(chǎn)生氡氣，而在實(shí)際的地層測(cè)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(guò)來(lái)推算出火源的溫度。 電磁法。包括磁性探測(cè)法和電阻率探測(cè)法。磁性探測(cè)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(shí)，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(qiáng)的原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)發(fā)火點(diǎn)的檢測(cè)。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?chē)鷰r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(lái)判斷自燃位置。 溫度探測(cè)法。主要有二類系統(tǒng)， 基于無(wú)線的采空區(qū)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于分布 式光纖傳感器的采空區(qū)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)是近年來(lái)逐步發(fā)展起來(lái)的監(jiān)測(cè)煤自然發(fā)火的檢測(cè)方法。河南理工大學(xué)、西安科技大學(xué)、黑龍江科技學(xué)院、太原電子研究中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 設(shè)計(jì)院等相繼對(duì)采空區(qū)溫度場(chǎng)無(wú)線自組網(wǎng)傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了理論研究和開(kāi)發(fā) 。 他們的研究表明，煤自燃溫度場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)法能及時(shí)預(yù)測(cè)溫度場(chǎng)的微弱變化 ,比 CO 的預(yù)報(bào)更早 ,對(duì)于煤炭自然發(fā)火早期預(yù)警預(yù)報(bào)有十分重要的意義 ，已經(jīng)被業(yè)界認(rèn)可。但是，這方面至今還沒(méi)有產(chǎn)品推出。山東省科學(xué)院，提出了利用光纖拉曼散射效應(yīng)（ Raman scattering）和光時(shí)域反 射測(cè)量技術(shù)（ Optical TimeDomain Reflectometry，簡(jiǎn)稱 OTDR）來(lái)獲取空間溫度分布信息。其中光纖拉曼散射效應(yīng)（ Raman scattering）用于實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，光時(shí)域反射測(cè)量技術(shù)（ Optical Time Domain Reflectometer）用于實(shí)現(xiàn)溫度定位，是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種用于實(shí)時(shí)測(cè)量空間溫度場(chǎng)分布的高科技技術(shù)，它能夠連續(xù)測(cè)量光纖沿線的溫度分布情況，測(cè)量距離可達(dá) 30 公里，空間定位精度達(dá)到米的數(shù)量級(jí)，能夠進(jìn)行不間斷的自動(dòng)測(cè)量，特別適宜于需要長(zhǎng)距離、大范圍多點(diǎn)測(cè)量的 應(yīng)用場(chǎng)合。 綜上所述，束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)屬于對(duì)自然發(fā)火的間接測(cè)量，發(fā)火點(diǎn)定位困難，且束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的管線較長(zhǎng) ,投入大 ,維護(hù)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(cè)系統(tǒng)，在采空區(qū)溫度檢測(cè)中遇到的最大問(wèn)題，是監(jiān)測(cè)光纖極可能被塌落的頂板砸斷，造成不可恢復(fù)故障。測(cè)氡法，該方法與實(shí)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(cè)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(dòng)，從而影響火源 定位準(zhǔn)確性。電磁法自然發(fā) 現(xiàn)火點(diǎn)探測(cè)技術(shù)，必須等煤炭燃燒起來(lái)才 可以使用，適用于已經(jīng)火災(zāi)已經(jīng)形成情況下，不適用于火源點(diǎn)的預(yù)警與報(bào)警。 論文的主要內(nèi)容及結(jié)