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作为一个煤矿大国,我国的煤矿安全生产形势相当严峻。现有井下监测技术不够理想,煤矿井下安全监测水平急待提高。针对矿山井下的特殊环境,本文提出了一种基于WSN的煤矿井下安全监测系统,对井下环境参数和人员位置进行实时监测,减少煤矿事故发生率。本文的主要研究工作有:(1)对系统整体方案进行了设计。进行节点布局,以CC2530+CC2410作为井下ZigBee网络硬件节点的核心,通过CAN总线实现主控制器(协调器)与地面监测中心的通信。(2)通过对传统RSSI模型深入研究,提出了一种自适应-四点加权定位及其快速定位算法实现井下人员位置获取,包括RSSI曲线拟合、RSSI高斯过滤、加权质心定位等。(3)对系统的硬件进行了具体设计,包括传感器调理电路、双电源供电电路、CAN连接电路,还进行了硬件节点防爆设计与检测,保证节点在井下安全、稳定地工作。(4)对系统进行软件设计。以IAR Embedded Workbench软件作为下位机开发环境,实现井下ZigBee网络的信息采集和通信;以Lab VIEW作为上位机监测界面的开发平台,实现瓦斯、温湿度、二氧化碳等浓度的显示、存储、回放并实现预警功能,最后通过Web发布,使得远程用户能够对井下情况进行监测。(5)对系统进行了功能测试。本系统最后通过串口连接进行环境监测功能的测试,结果表明系统运行稳定、可靠,能持续有效地对环境参数进行监测。井下人员定位算法的仿真实验表明,该算法不仅具有自适应、提高定位精度的优点,而且能在相同锚节点密度下取得更好的定位效果。本系统将在煤矿井下安全监测领域具有一定的参考价值和发展前景。