zigbee無線瓦斯傳感器的研制項(xiàng)目立項(xiàng)可行性研究報(bào)告-文庫吧資料
2025-04-28 22:33本頁面
【正文】 無線傳感器就成為迫切需求。盡管20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)為未來的進(jìn)步構(gòu)筑了堅(jiān)實(shí)的平臺(tái),新的采礦方法和技術(shù)將不斷被采用、采礦業(yè)將向智能化和無人化的方向發(fā)展。項(xiàng)目提出背景、意義及必要性（1）項(xiàng)目技術(shù)攻關(guān)的必要性開發(fā)一套用于煤礦安全監(jiān)控的，具有人員定位功能的，以固定安裝與人員攜帶移動(dòng)方式相結(jié)合的無線傳感器，是由其社會(huì)及經(jīng)濟(jì)需求所決定的。有一些采取無線方式的，使用人員手持式瓦斯監(jiān)控器，這種方式可以讓地下作業(yè)的人員實(shí)時(shí)地測(cè)量瓦斯?jié)舛?，井上卻無法獲取該數(shù)據(jù)， 無法達(dá)到完全控制安全隱患的程度。當(dāng)煤礦地面監(jiān)管中心的測(cè)控主機(jī)距離礦井很遠(yuǎn), 井上部分總線鋪設(shè)的距離會(huì)很大, 硬件投入成本、運(yùn)行成本和維護(hù)成本都會(huì)很高。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一門新興技術(shù)，國內(nèi)與國際水平的差距并不很大，及時(shí)開展這項(xiàng)對(duì)人類未來生活影響深遠(yuǎn)的前沿科技的研究，對(duì)整個(gè)國家、社會(huì)及經(jīng)濟(jì)將有重大的戰(zhàn)略意義。目前，國家973計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和國家863高技術(shù)計(jì)劃都設(shè)立專項(xiàng)資助該領(lǐng)域的理論、方法和關(guān)鍵技術(shù)研究。我國對(duì)新型片上集成無線傳感器的研究啟動(dòng)較晚，因此在這個(gè)領(lǐng)域的研究相比與國外的程度較低。美國能源部與美國Sandia國家實(shí)驗(yàn)室合作，共同研究用于地鐵、車站等場(chǎng)所的防范恐怖襲擊的對(duì)策系統(tǒng)。美國陸軍提出了“靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)通信”計(jì)劃。特別是美國通過國家自然基金委、國防部等多種渠道投入巨資支持傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究。（3）本項(xiàng)目國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、存在的主要問題及近期發(fā)展趨勢(shì)。創(chuàng)新點(diǎn)： 1）研制可綜合使用的固定安裝傳感器和人員攜帶移動(dòng)傳感器，使得偵測(cè)范圍更廣，數(shù)據(jù)更全面；2）原有煤礦安全檢測(cè)技術(shù)沒有自定位功能，而人員定位系統(tǒng)也沒有加上瓦斯監(jiān)控單元，使得監(jiān)控與定位兩張皮，在此使用自定位技術(shù)加強(qiáng)對(duì)位置信息的跟蹤；3）節(jié)點(diǎn)按功能分別研制，包括協(xié)調(diào)器、路由器、FFD端設(shè)備和RFD端設(shè)備4種；4）在使用了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)之后，由其自組織的特性使得系統(tǒng)安全性更強(qiáng)，更加穩(wěn)定；5）利用了ZigBee新技術(shù)之后，使原來藍(lán)牙，WiFi等能耗過大的問題得到了解決；6）目前，使用ZigBee技術(shù)對(duì)煤礦的瓦斯監(jiān)控尚處于研究階段，本公司申請(qǐng)產(chǎn)品的研制與開發(fā)。8）網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要實(shí)現(xiàn)一些基本的安全機(jī)制：如機(jī)密性、消息認(rèn)證、消息完整性鑒別、認(rèn)證廣播和安全管理等。7）覆蓋控制技術(shù)對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中存在的冗余節(jié)點(diǎn)，如何利用節(jié)點(diǎn)的冗余特性進(jìn)行休眠調(diào)度，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間，是一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。針對(duì)此特點(diǎn)，我們計(jì)劃采用定期查詢策略，更新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)路由表，另外增加系統(tǒng)冗余來實(shí)現(xiàn)。因此節(jié)點(diǎn)的可擴(kuò)展性體現(xiàn)了這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的健壯性。5）網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性無線傳感器節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)組建過程中通過自組織的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)生成，是完全自治的。傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)監(jiān)測(cè)到的事件也應(yīng)該指出它所發(fā)生的位置。傳感器節(jié)點(diǎn)在收集和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的過程中，可以根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和查詢要求進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合，去除冗余信息，融合相關(guān)數(shù)據(jù)，挖掘高層知識(shí)。根據(jù)上述各項(xiàng)要求，在綜合了各個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上，計(jì)劃采用由IEEE發(fā)布的IEEE ，經(jīng)ZigBee項(xiàng)目小組完善而成的協(xié)議族完成數(shù)據(jù)的傳輸。2）無線通信協(xié)議：物理層:研究在實(shí)際環(huán)境頻繁變化和節(jié)點(diǎn)密集時(shí)，低功耗通信的復(fù)雜行為特征。因此，我們計(jì)劃采用新型的無線通訊技術(shù)ZigBee技術(shù)，相比較，藍(lán)牙只能工作數(shù)周、WiFi只可工作數(shù)小時(shí)，ZigBee技術(shù)使用2節(jié)5號(hào)干電池可支持1個(gè)節(jié)點(diǎn)工作6～24個(gè)月，甚至更長(zhǎng)。：可探知數(shù)據(jù)區(qū)域傳感器單元數(shù)/模轉(zhuǎn)換電源模塊控制器單元無線收發(fā)單元 無線傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖關(guān)鍵技術(shù)：1）節(jié)點(diǎn)的能耗問題無線傳感器節(jié)點(diǎn)一般采用電池供電，因此可以使用的電量是很有限的，尤其是面對(duì)煤礦安全這種實(shí)時(shí)性強(qiáng)且要長(zhǎng)期監(jiān)控的需求，這就需要無線傳感器節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定感應(yīng)傳輸時(shí)間要長(zhǎng)達(dá)數(shù)月甚至數(shù)年。無線傳感器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧則是根據(jù)在IEEE發(fā)布的IEEE 。該項(xiàng)目包括無線傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)，無線傳感器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的設(shè)計(jì)、以及傳感器系統(tǒng)軟件控制軟件的設(shè)計(jì)等。主要課題組青年科技人員年齡、學(xué)歷、承擔(dān)任務(wù)、工作時(shí)間和工作量如下表所示：姓名年齡專業(yè)學(xué)位項(xiàng)目中分工工作時(shí)間（%）閆偉東25計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)碩士網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)40楊新芳26計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)碩士軟件設(shè)計(jì)40張莎莎25計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)碩士網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)25周小青29計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)碩士網(wǎng)絡(luò)測(cè)試20劉冠舉24計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)碩士軟件測(cè)試20 三．項(xiàng)目的技術(shù)可行性和成熟性分析1．項(xiàng)目的技術(shù)創(chuàng)新性論述（1）本項(xiàng)目的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)。216。216。216。通過該項(xiàng)目的實(shí)施，我公司一個(gè)主要目標(biāo)就是培養(yǎng)青年科技創(chuàng)新人才以及項(xiàng)目管理人才，對(duì)人才培養(yǎng)的具體實(shí)施包括：216。企業(yè)法人代表XX即為本項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，介紹如下。公司現(xiàn)有員工108人，大專學(xué)歷以上人員（專職）98人。 傳感器的設(shè)計(jì)要有足夠的先進(jìn)性，保證用戶使用的穩(wěn)定性與擴(kuò)展216。 傳感器硬件的分析設(shè)計(jì)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）開發(fā)的ISO 9001標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范216。 自組織使得系統(tǒng)的安全性，穩(wěn)定性更強(qiáng)質(zhì)量指標(biāo)：216。 通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自定位
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