文档介绍：学号： 201100357022 分类号：
硕   士   学   位   论   文 
  
基于 Zigbee 与数据融合技术的矿井环境监测系统
 
 
 
 
研究生姓名：   刘为云
指   导   教 师：高 颖
学   科   门 类：工 科
专   业   名 称：电子与通信工程
论文提交日期：2014 年 03 月
烟台大学学位论文原创性声明和使用授权说明 
 
原创性声明 
 
本人郑重声明：  所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研
究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人
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体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 
 
论文作者签名：          日期：     年   月   日
摘要
针对目前煤矿环境监测系统的现状，提出了一种基于 Zigbee 与多传感器数据
融合技术的井下环境监测系统。Zigbee 技术用于构建井下无线传感网络，实现井
下多个环境参数的数据采集与无线传输。采用多传感器数据融合技术对采集的数
据进行融合处理，有效提高系统监测的可靠性，为矿井环境提供更科学的评估。
文章主要包括以下内容： 
首先，简单介绍 Zigbee 技术，提出基于 Zigbee 技术的矿井环境监测系统的
总体方案设计。整个系统由基于无线传感网络的数据采集传输系统和井上监控平
台组成。井上监控平台对整个系统进行监控，并对井下数据采集传输系统采集的
数据进行集中存储、融合处理并给出环境安全等级评估。井下数据采集传输系统
最主要的部分为 Zigbee 无线传感网络。无线传感网络采集环境参数通过无线传
感网络传输至 Zigbee 协调器后通过有线方式将井下各区域数据传输到井上监控
系统。 
其次，根据系统总体方案中对 Zigbee 无线传感网络的组网要求，设计了基于
CC2530 的通用网络节点的硬件模块。该网络节点可作为 Zigbee 协调器、路由器
及终端设备。网络节点采用模块化设计，包括 CC2530 主电路设计、底板设计和
传感器模块设计。底板电路提供系统电源和各种外接端口，传感器模块通过底板
与主电路连接。整个节点实现了煤矿***、CO、风速、温度、粉尘浓度等参数
的数据采集和无线传输。 
再次，根据本系统的数据融合需求，提出了基于模糊贴近度和灰色关联度的
两级数据融合模型。一级数据融合采用模糊贴近度算法，得到矿井中各环境参数
的准确融合值，提取环境参数特征向量。二级数据融合利用灰色关联度算法对一
级数据的融合结果再次进行融合，准确地判定矿井的安全状况，给出煤矿安全等
级决策。 
最后，对系统的软件部分进行设计并进行简单的系统调试。首先介绍监控平
台的软件设计，然后给出各个网络节点的软件设计。在网络节点的软件设计中，
介绍了系统的组网过程并给出 Zigbee 协调器、路由器和终端节点软件设计流程
图。在实验室现有条件下对温度参数采集、系统组网和数据传输、以及数据传输
距离进行了简单测试。 
关键词：Zigbee  无线传感网络  数据融合  CC2530  模糊贴近度  灰色关联度 
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