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我国是一个产煤大国。近年来,煤矿安全事故却频频发生,造成了重大人员伤亡和巨大经济损失,形势非常严峻。这与我国煤矿安全信息技术的网络化程度不高密切相关。现有的煤矿安全信息系统基本上是通过有线网络建立的,随着煤矿的不断开采,煤矿井下的物理结构也不断地相应改变,原先设计好的有线网络传输系统不能灵活调整,很难做到完全地监测覆盖。因此,建立一套组网灵活,扩展性强,安全可靠的煤矿安全无线网络势在必行。随着信息技术的发展,涌现出了许多无线网络技术。ZigBee技术作为一个新出现的无线个人区域网络(WPAN)通信技术,以其协议简单、成本小、功耗低、组网容易等特点,在家用系统控制、楼宇自动化、工业监控领域具有广阔的市场空间。通用分组无线业务GPRS是以全球移动通讯系统(GSM)为基础的数据传输技术。它不但具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、永远在线和按流量计费等优点,而且其本身就是一个分组型数据网,支持TCP/IP协议,可直接与Internet互通。随着网络的完善,在包括煤矿安全在内的许多领域,GPRS得到越来越多的应用。论文以上海市重大科技攻关资助项目“煤矿安全实时监测系统研究与应用”(032512075)为背景,通过对煤矿安全实时监测系统进行需求分析,引入了ZigBee和GPRS技术,结合两者优势,深入研究基于ZigBee与GPRS的无线网络在煤矿安全系统中的应用。本文详细地剖析了ZigBee协议。结合煤矿行业的特殊性,设计出了一个适用于煤矿井下的无线网络拓扑结构。描述了ZigBee无线网络组网过程,对设备如何建立网络,加入网络等问题进行了研究。对现有的无线路由协议进行全面地比较,分析各个路由协议的特点,针对实际煤矿安全环境的需求,选用适当的路由协议。阐述了路由建立方法,定义了建立路由表,接收数据帧等问题的处理流程。然后,阐述GPRS技术的特点与基本原理。分析了GPRS网络中的TCP/IP协议。从协议栈和速率匹配的角度,讨论了ZigBee协议数据与GPRS网络中传输的TCP/IP协议数据互转的可行性,设计了GPRS与ZigBee网关。最后,介绍了系统的硬件设计方案,ZigBee采用了Freescale的MC13192 DSK开发板,GPRS采用了索尼爱立信的GR64模块。描述了如何实现软件,结合课题项目,搭建了实验平台,进行系统集成。