本文關(guān)鍵詞：WSN煤礦瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測系統(tǒng)時間同步技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)作為一種特殊的自組織分布式網(wǎng)絡(luò),既能解決傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)布線困難、造價高、靈活性差等問題,又能通過無線網(wǎng)關(guān)等設(shè)備與有線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,在基于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)化災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。而瓦斯災(zāi)害作為煤礦最嚴(yán)重的災(zāi)害形式,應(yīng)對其采取一定的預(yù)警機(jī)制。工作面巷道作為主要的瓦斯涌出區(qū)域,容易發(fā)生瓦斯?jié)舛确e聚,而瓦斯?jié)舛扰c空間位置和時間有瞬時相關(guān)性。本文針對WSN煤礦井下瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測系統(tǒng)中的時間同步問題,在分析了WSN的研究背景、時間同步的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和現(xiàn)有時間同步技術(shù)的基礎(chǔ)上,主要開展了以下研究工作:(1)本文在對煤礦井下巷道和采煤工作面的瓦斯擴(kuò)散和運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上,針對礦井巷道采用了線性帶狀網(wǎng)絡(luò)通信模型,針對采煤工作面這一特殊瓦斯涌出地段采用基于網(wǎng)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型。(2)針對在巷道中提出的線性帶狀模型,本文提出了一種適用于礦井巷道瓦斯?jié)舛缺O(jiān)控系統(tǒng)的時間同步算法——線性分層時間同步算法ILHTS,算法分為簇間同步和簇內(nèi)同步兩個階段。在簇間同步階段,構(gòu)造簇首節(jié)點(diǎn)之間的層次結(jié)構(gòu),采用成對雙向消息交換的方式完成簇首節(jié)點(diǎn)與Sink節(jié)點(diǎn)的同步;在簇內(nèi)同步階段,采用基于貝葉斯估計的單向同步機(jī)制,完成簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與簇首節(jié)點(diǎn)的同步。仿真結(jié)果表明,理論同步精度在百微秒級,能耗降低了一個數(shù)量級,在保證滿足礦井巷道對時間精度要求的基礎(chǔ)上,顯著降低了全網(wǎng)的能耗。(3)針對異質(zhì)空間受限的采掘工作面采用的網(wǎng)格結(jié)構(gòu),本文設(shè)計了一種基于此網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的改進(jìn)算法I-HRTS,在現(xiàn)有的輕量級時間同步算法的基礎(chǔ)上,對時鐘頻偏和相偏采用聯(lián)合的極大似然估計方法。經(jīng)仿真結(jié)果驗(yàn)證,理論累積同步精度得到了很好的改善。在不增加算法能耗的前提下,提高了時間同步算法的同步精度,更好的滿足了采煤工作面瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測系統(tǒng)的需求。本課題研究成果不僅解決了煤礦井下瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)對時間同步的需求,而且在滿足時間同步精度的前提下,節(jié)省了同步過程中的能量消耗,極大的擴(kuò)展了WSN在瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 時間同步 瓦斯監(jiān)控 簇 網(wǎng)格結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.5;TD712
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 1 緒論15-23
• 1.1 研究背景及意義15-16
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述16-20
• 1.3 研究現(xiàn)狀20-22
• 1.4 論文研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)22-23
• 2 瓦斯?jié)舛葻o線監(jiān)測系統(tǒng)23-34
• 2.1 礦井瓦斯擴(kuò)散分析23-25
• 2.2 基于WSN采煤瓦斯監(jiān)控結(jié)構(gòu)分析25-28
• 2.3 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)28-31
• 2.4 時間同步在無線瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)中的重要性31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步相關(guān)理論與技術(shù)34-45
• 3.1 傳感器節(jié)點(diǎn)時間同步技術(shù)原理34-37
• 3.2 經(jīng)典時間同步機(jī)制37-42
• 3.3 同步算法比較分析42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 WSN煤礦巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)時間同步算法設(shè)計45-57
• 4.1 算法描述45-46
• 4.2 貝葉斯估計理論46-47
• 4.3 同步算法具體實(shí)現(xiàn)過程47-51
• 4.4 算法分析51-53
• 4.5 算法仿真53-56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 5 WSN煤礦工作面瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)時間同步算法設(shè)計57-65
• 5.1 引言57
• 5.2 算法描述與分析57-60
• 5.3 算法仿真60-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 6 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 總結(jié)65-66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 作者簡歷71-73
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集73

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孫繼平;唐亮;;巷道豎直方向瓦斯傳感器部署[J];煤炭學(xué)報;2007年09期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 韋善陽;瓦斯異常涌出氣體運(yùn)移規(guī)律及影響范圍研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2013年

2 余修武;礦井安全智能監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 封紅霞;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中時間同步的分析研究[D];北京郵電大學(xué);2007年

  本文關(guān)鍵詞：WSN煤礦瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測系統(tǒng)時間同步技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：384304