【21页】zigbee无线瓦斯传感器的研制投资立项申报书.doc文档全文免费阅读

而网 络节点的功耗的主要方面就是通讯消耗 图无线传感器节点结构图 关键技术 节点的能耗问题 无线传感器节点般采用电池供，另个功能是设置传感器的参数，如传感器编号，用于 识别矿井。

传感器节点的模型如图所示 控制器处理程序用程序完成后留在无限 传感器。

该项目包括无线传感器节点的硬件设计，无线传感器节点的 网络协议栈的设计以及传感器系统软件控制软件的设计等。

其中，无线传感器节点是由瓦斯监测传感器控制器单元，无线 收发单元，存储器单元以及供电单元组成。

无线传感器节点的网络协议栈则是根据在发布的 的基础上经项目小组完善而成的协议族完成数据的 传输。

控制器处理程 单 元 无 线 收 发 单 元 个无线网络协议的基础上，计划采用由发布的 标准，经项目小组完善而成的协议族完成数据的传输。

数据聚合技术 节点冗余造成数据冗余。

传感器节点在收集和转发数据的过程 中，可以根据数据的特点和查询要求进行数据聚合，去除冗余信息， 融合相关数据，挖掘高层知识。

自定位技术 传感器节点所采集的数据必须和位置相关对用户才有意义。

根据上述各项要求，在综合了各 可 探 知 数 据 区 域 传 感 器 单 元 数模 转换 电源模块 控 制 器 无线传感器节点的网络协议栈则是根据在发布的 的基础上经项目小组完善而成的协议族完成数据的 传输。

其中，无线传感器节点是由瓦斯监测传感器控制器单元，无线 收发单元，存储器单该项目包括无线传感器节点的硬件设计，无线传感器节点的 网络协议栈的设计以及传感器系统软件控制软件的设计等。

用于煤矿安全监控的， 具有人员定位功能的，以固定安装与人员携带移动方式相结合的无限 传感器。

项目的基本原理关键技术内容及创新点。

项目原理 无线瓦斯传感器，研制应部分内容简介用技术硕士网络设计 周小青计算机应用技术硕士网络测试 刘冠举计算部分内容简介用技术硕士网络设计 周小青计算机应用技术硕士网络测试 刘冠举计算机应用技术硕士软件测试 三项目的技术可行性和成熟性分析 项目的技术创新性论述 本项目的基本原理关键技术内容及创新点。

项目原理 无线瓦斯传感器，研制应用于煤矿安全监控的， 具有人员定位功能的，以固定安装与人员携带移动方式相结合的无限 传感器。

该项目包括无线传感器节点的硬件设计，无线传感器节点的 网络协议栈的设计以及传感器系统软件控制软件的设计等。

其中，无线传感器节点是由瓦斯监测传感器控制器单元，无线 收发单元，存储器单元以及供电单元组成。

无线传感器节点的网络协议栈则是根据在发布的 的基础上经项目小组完善而成的协议族完成数据的 传输。

控制器处理程序用程序完成后留在控制器存储器中，个功 能是对传感传送的电子信号进行处理，得到煤炭瓦斯监测数据并贮存 在寄存器中，另个功能是设置传感器的参数，如传感器编号，用于 识别矿井。

传感器节点的模型如图所示 图无线传感器节点结构图 关键技术 节点的能耗问题 无线传感器节点般采用电池供电，因此可以使用的电量是很有 限的，尤其是面对煤矿安全这种实时性强且要长期监控的需求，这就 需要无线传感器节点的稳定感应传输时间要长达数月甚至数年。

而网 络节点的功耗的主要方面就是通讯消耗。

因此，我们计划采用新型的 无线通讯技术技术，相比较，蓝牙只能工作数周只可 工作数小时，技术使用节号干电池可支持个节点工作 个月，甚至更长。

这是的突出优势。

无线通信协议 物理层研究在实际环境频繁变化和节点密集时，低功耗通信的 复杂行为特征。

层避免冲突的信道分配和调度机制，节省能耗 的分布式协议研究路由层高效鲁棒的拓扑形成和控制协议， 自适应网络覆盖算法，低功耗实时自组织的信息传输路径的建立 机制，面向数据的传感网通信模式。

根据上述各项要求，在综合了各 可 探 知 数 据 区 域 传 感 器 单 元 数模 转换 电源模块 控 制 器 单 元 无 线 收 发 单 元 个无线网络协议的基础上，计划采用由发布的 标准，经项目小组完善而成的协议族完成数据的传输。

数据聚合技术 节点冗余造成数据冗余。

传感器节点在收集和转发数据的过程 中，可以根据数据的特点和查询要求进行数据聚合，去除冗余信息， 融合相关数据，挖掘高层知识。

自定位技术 传感器节点所采集的数据必须和位置相关对用户才有意义。

传感 器节点对监测到的事件也应该指出它所发生的位置。

这将对于煤矿产 量的位置监测起到很好得效果。

网络的可扩展性 无线传感器节点在网络组建过程中通过自组织的方式进行网络 的自动生成，是完全自治的。

在网络形成之后，如果在其中加入新的 节点或者因为节点故障，电池能量耗尽等，这就要求传感器网络进行 重新生成。

因此节点的可扩展性体现了这个网络的健壮性。

与以太网 相比较，无线网因其自身的低成本特点，故障率是大于以太网的再 加上以太网在系统崩溃之后还可以通过重启来恢复，而无线网络只能 通过自身的网络对系统进行修复了。

针对此特点，我们计划采用定期 查询策略，更新网络系统路由表，另外增加系统冗余来实现。

网络的快速收敛性 鉴于无线网络较之以太网故障率大的特点，在设置节点网络协议 时，如何在个节点失效之后，迅速进行调整，做出反应，使得网络 传输不中断，这就必须对其进行快速收敛功能的强调。

覆盖控制技术 对于无线传感器网络中存在的冗余节点，如何利用节点的冗余特 性进行休眠调度，延长网络生存时间，是个重要研究内容。

覆盖控 制技术通过节点调度等手段，在不影响网络覆盖性和连通性的前提 下，控制网络中活跃节点的数量，使冗余节点交替工作，从而达到延 长网络生存时间的目的。

网络安全技术 无线传感器网络需要实现些基本的安全机制如机密性消息 认证消息完整性鉴别认证广播和安全管理等。

虽然在安全研究方 面，无线传感器网络并没有引入太多新的内容，但是无线传感器网络 的特点决定了它的安全与传统网络的安全在研究方法和实现手段上 存在明显的区别。

创新点 研制可综合使用的固定安装传感器和人员携带移动传感器，使 得侦测范围更广，数据更全面 原有煤矿安全检测技术没有自定位功能，而人员定位系统也 没有加上瓦斯监控单元，使得监控与定位两张皮，在此使用自定位技 术加强对位置信息的跟踪 节点按功能分别研制，包括协调器路由器端设备和 端设备种 在使用了无线传感器网络之后，由其自组织的特性使得系统 安全性更强，更加稳定 利用了新技术之后，使原来蓝牙，等能耗过大 的问题得到了解决 目前，使用技术对煤矿的瓦斯监控尚处于研究阶段， 本公司申请产品的研制与开发。

项目的技术来源 无线瓦斯传感器的研制属企业自主开发项目，开发 完成后具有自主知识产权。

本项目国内外发展现状存在的主要问题及近期发展趋势。

从世纪开始，以无线方式传输的片上集成传感器技术便引起 了学术界军界和工业界的极大关注，美国和欧洲相继启动了许多关 于无限传感器网络的研究计划。

特别是美国通过国家自然基金委国 防部等多种渠道投入巨资支持传感器网络技术的度过高，压力过大，通 风不良等原因可能造成可燃气体爆炸或有毒有害气体中毒等事故， 这些事故成为实现安全生产的最大障碍。

因此，及时准确地检测矿井 内的温度压力可燃气体和有毒有害气体含量，在煤矿安全生产中 具有重要意义。

目前煤矿监控系统多为有线形式，实现对全矿井环境 参数的无线监测还具有定的局限性，不可避免地留下大量的安全 隐患。

当煤矿地面监管中心的测控主机距离矿井很远，井上部分总线 铺设的距离会很大，硬件投入成本运行成本和维护成本都会很高。

如果井下传感器的分布比较分散，适合多条总线从不同出口上传到 地面，再由这些位置连接到煤矿相关部门服务器上时，布线量就会成 倍增加，各类成本也会成倍增加。

有些采取无线方式的，使用人员手持式瓦斯监控器，这种方式 可以让地下作业的人员实时地测量瓦斯浓度，井上却无法获取该数 据，无法达到完全控制安全隐患的程度。

随着国家对煤矿生产管理工作的日益重视，企业和国家对煤矿产 量监管投入的加大，国家十五期间对煤炭工业的机构调整，以 及煤炭生产企业自身现代化管理的需求，为煤矿安全监控产品的研制 提供了个很好的发展机遇。

煤矿安全监控平台的搭建将为煤矿企 业各级政府监管部门提供统完整的监管平台，为及时发现煤矿 生产安全隐患提高生产效率减少安全事故发挥重要的作用。

同时 国家生产安全监督管理局已经建立了煤矿产量数据采集连网系统 等标准，为煤矿安全监控产品的研制打下了较好的技术基础。

综上所 述，研制以人为本采集各种安全生产实时数据以危险因素分析 事故预防抢险救灾为主要目标的数字化智能化煤矿安全监控产品 是形势所需，市场所求。

项目的成熟性和可靠性论述 目前项目已经过初期调研和可行性分析，致认定该项目切实可 行，且具有非常好的市场推广前景，因此在前阶段调研的基础上， 下步将进行传感器硬件设计，网络协议设计开发以及片上应用程序 开发等关键技术的攻关。

拥有丰富的人才资源，参与该项目的研发人员全部为大学本科 以上学历，具有很强的研发能力，为本项目的开发提供了高可靠性。

四项目主要研究方案和工艺路线 主要研究方案 无线传感器节点的硬件设计思路