基于Zigbee技术的矿井无线通信系统的研究

论文摘要

目前,我国煤矿井下通讯基本使用有线装置,依靠电缆传输信息。由于井下特殊环境所限,地面潮湿,电缆腐蚀严重,一旦发生事故,通信马上中断。指挥端很难与事故发生点取得联系,成为矿井通信的一个至关重要的盲点。介于有线通信的种种弊端,国内外现正在积极研究各种井下无线通信系统,这对煤矿生产管理,特别是矿井救灾具有非常重要的意义。随着电子通讯业的迅速发展,无线通信技术也得到了长足的进步,Zigbee技术诞生后为矿井无线通信开辟了新的道路。本文就矿井救灾无线通信技术的发展现状,以无线通信技术的基本理论,结合矿用产品工作的特殊性,提出了一种基于Zigbee技术的语音和环境参数并行传输的矿井无线通信系统的设计方案。对Zibgee技术的应用进行了系统的论述,并设计实现了以Zigbee技术为平台的无线语音通信系统,形成了具体的产品。系统轻便、使用灵活,能同时传输语音信号和环境参数,弥补了当前矿用救灾设备只能单一传输语音信号的缺陷。实践证明,该技术完全满足煤矿井下通信的现场需求,特别适用于矿井突发事故时的救灾场合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 Zigbee矿井无线通信系统
• 第二章 ZIGBEE技术及其在矿井通信中应用的可行性分析
• 2.1 新兴的几种无线通信技术
• 2.2 矿井设备及Zigbee技术的特点
• 2.3 Zigbee技术的基本原理
• 2.3.1 物理层技术
• 2.3.2 MAC层概述
• 2.3.2.1 CSMA-CA算法流程
• 2.3.3 网络组成及路由算法
• 2.3.3.1 网络拓扑
• 2.3.3.2 网络地址的分配机制
• 2.3.3.3 路由成本
• 2.3.3.4 路由算法
• 2.4 本章小结
• 第三章 ZIGBEE语音通信系统的设计与实现
• 3.1 系统结构设计
• 3.2 终端的设计与实现
• 3.2.1 终端火花处理
• 3.2.2 终端功能及结构
• 3.2.3 中央处理器
• 3.2.4 低速率下语音传输的实现
• 3.2.5 无线信号的收发
• 3.2.5.1 射频收发芯片
• 3.2.6 处理器接口
• 3.3 系统远距离语音传输的实现
• 3.3.1 节点RSSI和LQI的动态距离估计算
• 3.3.2 节点软件实现
• 3.3.3 点对点通信测试
• 3.4 环境参数的传输
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统测试分析
• 4.1 实验室测试
• 4.2 实验巷道距离测试
• 4.3 现场工业试验
• 4.4 多径效应对系统的影响
• 4.5 测试结果分析
• 第五章 总结与建议
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间研究成果