基于WSN的鎢礦尾礦庫安全監(jiān)測預警系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、鎢礦尾礦庫是維持鎢礦礦山正常生產(chǎn)的必要設施,也是鎢礦的重大危險源,對鎢礦尾礦庫的安全監(jiān)測預警成為人們關注的熱點之一。傳統(tǒng)的鎢礦尾礦庫安全監(jiān)測多采用人工觀測和有線傳輸?shù)男问?測量周期長、效率低,監(jiān)測數(shù)據(jù)實時性不高?，F(xiàn)場有線傳輸存在安裝和維護成本高、布線復雜且極易損壞、傳輸距離受到一定的限制等缺陷。近年興起的無線傳感器網(wǎng)絡技術由于其生存能力強、精確性和可靠性高、動態(tài)自組網(wǎng)方式、可擴展性強、低功耗等優(yōu)點,能很好解決當前鎢礦尾礦庫安全監(jiān)測存在的

2、問題。
　　本文結合國家自然科學基金項目的研究內容,提出將無線傳感器網(wǎng)絡應用到鎢礦尾礦庫的安全監(jiān)測預警中,重點進行了系統(tǒng)總體方案設計、簇樹型組網(wǎng)路由算法改進、傳感器節(jié)點軟硬件系統(tǒng)的設計及上位機管理系統(tǒng)的開發(fā):
　　(1)首先針對鎢礦尾礦庫的現(xiàn)狀、特點和安全監(jiān)測要求,研究尾礦庫的主要危害形式,確定安全監(jiān)測系統(tǒng)需要監(jiān)測的主要指標參數(shù),根據(jù)尾礦庫的實際情況合理布置監(jiān)測點,完成系統(tǒng)的總體方案設計。
　　(2)針對鎢礦尾礦庫監(jiān)測

3、預警系統(tǒng)實際需求,從優(yōu)化網(wǎng)絡路徑、均衡網(wǎng)絡能量、增加網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸量等方面對Cluster-Tree路由算法進行改進,增強了無線ZigBee網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸能力及穩(wěn)定性。
　　(3)采用低功耗CC2530片上系統(tǒng)作為微處理器及無線通信單元完成無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的硬件系統(tǒng)設計,針對無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點能量受限的不足,設計基于太陽能電池組、超級電容和鋰電池混合的傳感器節(jié)點供電方式。
　　(4)在ZigBee2007協(xié)議棧的集成環(huán)境中完

4、成三類節(jié)點的無線組網(wǎng)、數(shù)據(jù)交互、串口通信等軟件設計。以LabVIEW為開發(fā)工具設計上位機管理系統(tǒng),實時采集并以圖表形式顯示監(jiān)測點數(shù)據(jù),當采集到的監(jiān)測參數(shù)值超過預設的安全閾值時進行聲光報警。后臺數(shù)據(jù)庫采用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)SQL Server2005進行了數(shù)據(jù)庫表結構的設計,實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲、查詢報表、打印等功能。
　　(5)研究運用支持向量機回歸(SVR)算法對監(jiān)測參數(shù)建立數(shù)據(jù)預測模型。通過LabVIEW后面板調用Matlab軟件作