研究内容

课题通过了解现有安全监测系统的发展现状及走向，提出了基于虚拟仪器的无线传感网络矿山定位监测系统。课题的主要内容包括：

1）无线通信技术。结合矿山环境，通过现有无线通信技术比较，选择基于ZigBee技术的无线传感器网络作为矿山环境监测、人员设备定位系统的网络平台。并详细介绍了系统的设计思路和方案；

2）无线传感器网络系统的硬件设计。节点是无线传感网络的基本组成单元。根据实际需求，节点负责环境温度、瓦斯浓度、湿度等参数的采集，负责网络数据的传输，而且负责矿工位置信息的实时采集；

3）无线传感网络定位系统软件设计。根据矿山人员的工作环境，简单实现监控人员实时获取矿山工作人员的位置信息；然后用虚拟仪器开发环境LabVIEW简单实现人员设备定位的系统设计。为矿山信息化管理和紧急救援提供可靠信息；

4）无线传感网络监测系统软件设计。根据人身和财产安全对环境的需求，采集环境参数信息，分析处理，实现环境的安全报警。根据矿井结构，本课题采用树状网络，实现固定节点网络和矿帽节点网络的协同工作，保证网络的高效、低功耗和健壮性，能更好的实时反映环境参数信息，传输至由虚拟仪器设计的环境监测系统界面。

论文组织结构

根据课题的内容，本文的整体布局如图1-1，组织结构如下：

第一章：绪论，主要介绍了课题的背景及意义。概述了国内外安全监测系统的研究现状和基于ZigBee技术的无线传感网络的发展。最后介绍了文章的研究内容及组织结构。

第二章：通过分析影响矿井安全生产的因素，提出了基于无线传感网络的矿山环境参数监测、人员设备定位系统方案。

第三章：详细介绍了无线传感网络系统的硬件设计及遥控器的设计。硬件电路包括数据采集模块、微处理器模块、数据发送模块、电源管理模块。

第四章：选择合理的软件开发平台，分析比较了现有无线定位算法，在此基础上提出了一种复杂情况下的简易的定位实现，并详细介绍了算法的实现流程。然后用虚拟仪器构筑出合理的客户端上位机定位系统。

第五章：介绍了监测系统的软件实现，包括矿山环境下的温度、湿度、噪声、气压和瓦斯浓度等参数的实时采集、显示和简单的存储。为有效防止安全灾害的发生打上预防针。

第六章：结论与展望，总结全文，提出有待改进的问题和下一步的工作。

本课题的主要工作如下:

（1）在研究影响钨矿安全生产的基础上，提出了无线网络和光纤传感网络技术相结合实现环境监测、定位系统的设计，系统具有温度、瓦斯浓度、湿度、噪声和气压监测，报警，远程位置跟踪功能；

（2）实现无线传感器网络的基本单元——节点硬件结构设计。分析节点在实际实现中的具体要求的，节点被分成固定节点和移动矿帽节点，详细分析每个节点模块的设计，并提出了模块芯片和传感器的选择标准及原理；

（3）分析无线传感器网络现有的定位原理，结合无线传感器网络节点的设计局限性和特殊性，分析提出了一种相对简单，精度不是很高的定位实现，并设计了一个简单的定位界面；

（4）结合井下的恶劣环境及人身设备的应用需求，设计了无线传感网络的环境监测系统，其中包括参数信息的采集、实时显示、趋势显示、报警显示和文件存储等功能。还介绍了系统从登陆到监测定位的一整套软件界面实现。