基于WSN的煤礦井下安全監(jiān)測系統(tǒng)研究與設(shè)計的開題報告

基于WSN的煤礦井下安全監(jiān)測系統(tǒng)研究與設(shè)計的開題報告一、研究背景及意義隨著我國煤礦行業(yè)的快速發(fā)展，煤礦安全問題一直是煤礦生產(chǎn)過程中最重要、最基礎(chǔ)的問題之一。傳統(tǒng)的煤礦安全監(jiān)測方法主要是以人工檢測為主，但這種方法存在人力資源浪費、監(jiān)測效率低下等弊端。因此，發(fā)展一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的煤礦井下安全監(jiān)測系統(tǒng)顯得尤為重要?；赪SN的煤礦井下安全監(jiān)測系統(tǒng)可以利用無線傳感器節(jié)點對煤礦井下環(huán)境數(shù)據(jù)進行實時采集、傳輸和處理，實現(xiàn)對煤礦井下的溫度、濕度、氣體濃度等數(shù)據(jù)的監(jiān)測和報警，提高煤礦生產(chǎn)過程的安全性和效率。本研究旨在研發(fā)一套基于WSN的煤礦井下安全監(jiān)測系統(tǒng)，為煤礦安全監(jiān)測和預(yù)警提供技術(shù)支持，減少煤礦生產(chǎn)過程中的人員傷亡事故，保障煤礦生產(chǎn)和工人生命安全。二、研究內(nèi)容1.研究WSN技術(shù)原理和工作機制，建立基于WSN的煤礦井下安全監(jiān)測系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)；2.研究煤礦井下環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測方法及算法，設(shè)計傳感器節(jié)點的采集與傳輸模塊；3.設(shè)計煤礦井下安全監(jiān)測系統(tǒng)的整體架構(gòu)，包括傳感器部分、數(shù)據(jù)傳輸部分和數(shù)據(jù)處理部分等；4.實現(xiàn)WSN節(jié)點的硬件設(shè)計和軟件開發(fā)，實時采集溫度、濕度、氣體濃度等煤礦井下環(huán)境數(shù)據(jù)；5.基于機器學(xué)習(xí)算法對煤礦井下環(huán)境數(shù)據(jù)進行分析和預(yù)測，實現(xiàn)煤礦井下環(huán)境的自適應(yīng)監(jiān)測和報警；6.搭建實驗平臺，對設(shè)計的煤礦井下安全監(jiān)測系統(tǒng)進行測試和評估，并進行系統(tǒng)優(yōu)化。三、研究計劃本研究計劃按照以下時間節(jié)點進行：1.前期調(diào)研（1個月）：了解煤礦井下安全監(jiān)測現(xiàn)狀，收集相關(guān)文獻資料，并查找相關(guān)技術(shù)開發(fā)平臺和硬件模塊；2.系統(tǒng)設(shè)計與建模（2個月）：建立煤礦井下安全監(jiān)測系統(tǒng)的理論模型和系統(tǒng)框架，進行系統(tǒng)的圖像化設(shè)計和編程；3.系統(tǒng)實現(xiàn)與測試（3個月）：搭建系統(tǒng)實驗平臺，開發(fā)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸和處理軟件，并進行系統(tǒng)測試與分析；4.系統(tǒng)優(yōu)化與完善（1個月）：分析測試結(jié)果，對系統(tǒng)進行優(yōu)化和完善，并撰寫相關(guān)論文。四、研究方案本研究將采用如下方案進行：1.硬件采用CC2530芯片，配合溫度、濕度、氣體傳感器，實現(xiàn)煤礦井下數(shù)據(jù)采集。2.WSN的無線傳輸采用ZigBee協(xié)議，實現(xiàn)節(jié)點間數(shù)據(jù)的可靠傳輸。3.基于Python語言，搭建數(shù)據(jù)傳輸和處理平臺，并基于機器學(xué)習(xí)算法進行數(shù)據(jù)分析和預(yù)測。4.對系統(tǒng)功能進行閉環(huán)測試，并根據(jù)測試結(jié)果進行優(yōu)化和完善。五、參考文獻楊志強,詹立亮.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在煤礦安全監(jiān)測中的應(yīng)用研究[J].有色金屬,2019,71(03):59-62。楊淼.基于無線傳感器的煤礦井下溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2019(08):100-10