CAN總線結(jié)合ZigBee的空氣鉆井燃爆模擬監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)、感知技術(shù)的飛速發(fā)展，無線傳感網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，其中基于ZigBee技術(shù)的傳感網(wǎng)日漸成為研究熱點。CAN總線安全、可靠、高速等優(yōu)點是目前應(yīng)用廣泛的現(xiàn)場總線之一。本研究將CAN總線有線網(wǎng)絡(luò)與ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，模擬驗證了結(jié)合網(wǎng)絡(luò)在空氣鉆井中通信的可行性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴設(shè)計了CAN總線結(jié)合ZigBee的兩種數(shù)據(jù)通信方式，分析了兩種通信方式的優(yōu)缺點。⑵設(shè)計了隨鉆傳感器節(jié)點、CAN/ZigBee節(jié)點、

2、協(xié)調(diào)器節(jié)點。隨鉆傳感器節(jié)點采集數(shù)據(jù)，并通過CAN總線網(wǎng)絡(luò)與CAN/ZigBee節(jié)點通信;CAN/ZigBee節(jié)點負責CAN總線數(shù)據(jù)與ZigBee無線數(shù)據(jù)之間協(xié)議轉(zhuǎn)換，并通過CAN總線與隨鉆傳感器節(jié)點通信，通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)與ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器通信;協(xié)調(diào)器負責ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的組建，并通過串口與監(jiān)測中心上位機通信，同時，協(xié)調(diào)器以廣播的方式向CAN/ZigBee節(jié)點發(fā)送指令。⑶描述了隨鉆傳感器節(jié)點、CAN/ZigBee節(jié)點

3、、協(xié)調(diào)器節(jié)點硬件系統(tǒng)框架及各節(jié)點具備的功能。設(shè)計了各節(jié)點硬件電路及各節(jié)點應(yīng)用程序。隨鉆傳感器節(jié)點、CAN/ZigBee節(jié)點的CAN總線控制器采用MCP2515控制器，CAN總線收發(fā)器采用CTM8251A實現(xiàn)。CAN/ZigBee節(jié)點、協(xié)調(diào)器節(jié)點的ZigBee無線通信采用CC2530F256的射頻模塊實現(xiàn)。⑷應(yīng)用GM(1，1)灰色預(yù)測模型對井下出水及燃爆進行預(yù)測，GM(1，1)灰色預(yù)測模型預(yù)測時所需原始數(shù)據(jù)少、預(yù)測精度較高，使其適合井下出

4、水及燃爆的預(yù)測。根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)有遞減的可能、散列（即不是遞增，也不是遞減）的可能，在利用GM(1，1)灰色預(yù)測模型前，對遞減數(shù)據(jù)進行倒數(shù)處理，對散列數(shù)據(jù)利用最小二乘法進行二次擬合，然后利用GM(1，1)灰色預(yù)測模型進行井下出水及燃爆預(yù)測。系統(tǒng)采用Java與Matlab的混合編程的方式實現(xiàn)GM(1，1)灰色預(yù)測算法。⑸設(shè)計并搭建了模擬燃爆監(jiān)測環(huán)境，監(jiān)測環(huán)境中使用12V直流調(diào)速電機帶動隨鉆傳感器節(jié)點與CAN/ZigBee節(jié)點轉(zhuǎn)動以模擬鉆進動