本文關(guān)鍵詞：基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦井巷道圍巖位移量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

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【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人類對(duì)能源的需求與日俱增，作為三大支柱能源之一的煤炭目前在我國(guó)還處于主導(dǎo)地位。煤炭開采安全問題一直制約著我國(guó)煤炭工業(yè)的發(fā)展，冒頂死亡事故居高不下。井下監(jiān)測(cè)設(shè)備落后、設(shè)備信息傳輸線容易腐蝕和老化、設(shè)備擴(kuò)展性差也是這一事故的間接原因。本文針對(duì)這些問題并結(jié)合礦井巷道的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦井巷道圍巖位移量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并研究了系統(tǒng)傳感器節(jié)點(diǎn)在巷道的部署以及系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸路由協(xié)議。 本文從位移量傳感器、傳感器節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控分站到上位機(jī)完成了整個(gè)位移量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件路由協(xié)議設(shè)計(jì)。根據(jù)電位器原理設(shè)計(jì)了位移量傳感器，使用低功耗處理器MSP430設(shè)計(jì)了傳感器節(jié)點(diǎn)，使用高性能處理器LPC1758完成監(jiān)控分站的設(shè)計(jì)，采用低功耗CC1100為核心芯片的無(wú)線傳輸模塊。提出了一種增加非均勻中繼節(jié)點(diǎn)的傳感器節(jié)點(diǎn)部署方案，并通過MATLAB進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，能有效緩解礦井巷道帶狀無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量消耗不均的問題。針對(duì)本系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)部署方案提出了GECNP路由協(xié)議，采用等距離劃分梯度、按梯度成簇的思想并在簇首選舉中引入節(jié)點(diǎn)剩余能量，大大縮短了成簇時(shí)間并提高了簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)能耗均衡；采用簇內(nèi)單跳和簇間多跳的數(shù)據(jù)傳輸方式，簇內(nèi)單跳減少簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)能量損耗，，簇間多跳使用冗余技術(shù)增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃�。通過MATLAB將GECNP路由協(xié)議與LEACH-I、LREMC進(jìn)行仿真比較，驗(yàn)證了GECNP路由協(xié)議在降低網(wǎng)絡(luò)能耗和均衡網(wǎng)路能量的優(yōu)越性。 本文最后搭建模擬平臺(tái)并完成整個(gè)系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試，從能耗、通信、位移量精度以及報(bào)警幾個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了性能測(cè)試。通過測(cè)試數(shù)據(jù)驗(yàn)證了本系統(tǒng)的有效性和穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD76

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本文編號(hào)：1243378