礦井破碎圍巖產(chǎn)生突然坍塌對煤炭安全生產(chǎn)造成嚴重威脅,利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實施礦井圍巖的安全監(jiān)測已得到應(yīng)用。傳統(tǒng)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)具有如下不足:節(jié)點自修復(fù)能力弱、耗能高,且數(shù)據(jù)在節(jié)點之間進行無線通信過程中易出現(xiàn)誤碼現(xiàn)象,導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性差等問題。針對上述無線傳感網(wǎng)絡(luò)的缺點,論文分析了礦井環(huán)境無線通信的傳播特性,提出圍巖監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方案,重點研究了礦井圍巖監(jiān)測系統(tǒng)中無線傳感網(wǎng)的自修復(fù)能力、網(wǎng)絡(luò)生命周期及數(shù)據(jù)傳輸可靠性等關(guān)鍵技術(shù),具體如下:（1）設(shè)計了礦井圍巖監(jiān)測無線傳感網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了設(shè)計有效的礦井圍巖監(jiān)測系統(tǒng),論文分析了圍巖復(fù)雜環(huán)境中多徑效應(yīng)對無線傳播特性的影響,并研究了井下無線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上提出礦井圍巖監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu),該架構(gòu)包含三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu):管理層、監(jiān)控層和設(shè)備層。管理層對服務(wù)器及客戶端實施管理,并對圍巖監(jiān)控數(shù)據(jù)實施分析處理;監(jiān)控層基于以太網(wǎng)SOI協(xié)議,對設(shè)備層之間的通信實施管理,采用動態(tài)組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),構(gòu)建圍巖物理特征監(jiān)控系統(tǒng);設(shè)備層由網(wǎng)關(guān)、協(xié)調(diào)器以及終端節(jié)點構(gòu)成,網(wǎng)關(guān)和協(xié)調(diào)器之間采用CAN線互連,終端節(jié)點采用無線傳感器、短距離無線傳輸和檢測技術(shù)完成數(shù)據(jù)采集與傳輸。論文所... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 課題研究意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 圍巖安全監(jiān)測現(xiàn)狀
        1.3.2 礦井無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.3 無線傳感網(wǎng)絡(luò)在圍巖安全監(jiān)測中的問題和難點
    1.4 研究內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.4.1 論文研究內(nèi)容
        1.4.2 論文技術(shù)路線
    1.5 本章小結(jié)
第二章 礦井圍巖監(jiān)測無線傳感網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.1 需求分析
        2.1.1 監(jiān)測系統(tǒng)無線傳播特性研究
        2.1.2 無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究
    2.2 礦井圍巖監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計
        2.2.1 監(jiān)測系統(tǒng)功能設(shè)計
        2.2.2 監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.3 監(jiān)測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
        2.3.1 無線通信技術(shù)
        2.3.2 傳感網(wǎng)節(jié)能技術(shù)
        2.3.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)糾錯技術(shù)
        2.3.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 礦井圍巖監(jiān)測無線傳感網(wǎng)自修復(fù)路由算法研究
    3.1 無線路由算法的分類
    3.2 無線網(wǎng)自修復(fù)路由算法研究
        3.2.1 LEACH算法工作原理
        3.2.2 問題的提出
        3.2.3 RD-LEACH算法
    3.3 礦井圍巖仿真設(shè)計及結(jié)果分析
        3.3.1 仿真設(shè)計
        3.3.2 結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 礦井圍巖監(jiān)測無線傳感網(wǎng)生命周期延長算法研究
    4.1 低功耗硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.1.1 數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計
        4.1.3 硬件節(jié)能設(shè)計
        4.1.4 節(jié)點收發(fā)功率控制
        4.1.5 節(jié)點休眠機制
    4.2 終端采集節(jié)點設(shè)計
        4.2.1 溫度采集模塊設(shè)計
        4.2.2 壓力采集模塊設(shè)計
        4.2.3 振動采集模塊設(shè)計
    4.3 監(jiān)測系統(tǒng)能耗模型
    4.4 低功耗路由算法設(shè)計
        4.4.1 FL-LEACH算法
        4.4.2 FL-LEACH算法結(jié)果分析
    4.5 終端節(jié)點傳感器性能測試
    4.6 本章小結(jié)
第五章 礦井圍巖無線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠性傳輸技術(shù)研究
    5.1 監(jiān)測系統(tǒng)通信設(shè)計
        5.1.1 無線通信模塊設(shè)計
    5.2 自定義通信協(xié)議SOI協(xié)議
        5.2.1 SOI協(xié)議棧幀結(jié)構(gòu)
        5.2.2 SOI協(xié)議數(shù)據(jù)字典
        5.2.3 SOI通信測試平臺設(shè)計
    5.3 通信協(xié)議SOI協(xié)議驗證
        5.3.1 SOI通信連接前后對比
        5.3.3 TRIOF幀定時查詢驗證
        5.3.4 SOF幀參數(shù)下發(fā)驗證
    5.4 數(shù)據(jù)糾錯算法
        5.4.1 現(xiàn)存算法描述
        5.4.2 改進的RMN-DEC算法描述
        5.4.3 算法復(fù)雜度分析
    5.5 礦井圍巖監(jiān)測系統(tǒng)地面模擬試驗
    5.6 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 論文研究成果
    6.2 論文創(chuàng)新點
    6.3 工作展望
參考文獻
致謝
作者簡介



本文編號：3141403