發(fā)布時間：2017-05-21 17:17

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

【摘要】：無線傳感器網絡(WSN)作為一種特殊的自組織分布式網絡,既能解決傳統(tǒng)有線網絡布線困難、造價高、靈活性差等問題,又能通過無線網關等設備與有線網絡相結合,在基于物聯網的網絡化災害監(jiān)測系統(tǒng)中具有廣泛的應用前景。而瓦斯災害作為煤礦最嚴重的災害形式,應對其采取一定的預警機制。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、時間同步的國內外研究現狀和現有時間同步技術的基礎上,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散和運移規(guī)律進行理論分析的基礎上,針對礦井巷道采用了線性帶狀網絡通信模型,針對采煤工作面這一特殊瓦斯涌出地段采用基于網格的拓撲結構模型。(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同步兩個階段。在簇間同步階段,構造簇首節(jié)點之間的層次結構,采用成對雙向消息交換的方式完成簇首節(jié)點與Sink節(jié)點的同步;在簇內同步階段,采用基于貝葉斯估計的單向同步機制,完成簇內節(jié)點與簇首節(jié)點的同步。仿真結果表明,理論同步精度在百微秒級,能耗降低了一個數量級,在保證滿足礦井巷道對時間精度要求的基礎上,顯著降低了全網的能耗。(3)針對異質空間受限的采掘工作面采用的網格結構,本文設計了一種基于此網格結構的改進算法I-HRTS,在現有的輕量級時間同步算法的基礎上,對時鐘頻偏和相偏采用聯合的極大似然估計方法。經仿真結果驗證,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,極大的擴展了WSN在瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)中的應用。
【關鍵詞】：無線傳感器網絡 時間同步 瓦斯監(jiān)控 簇 網格結構
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 無線傳感器網絡概述16-20
• 1.3 研究現狀20-22
• 1.4 論文研究內容和結構22-23
• 2 瓦斯?jié)舛葻o線監(jiān)測系統(tǒng)23-34
• 2.1 礦井瓦斯擴散分析23-25
• 2.2 基于WSN采煤瓦斯監(jiān)控結構分析25-28
• 2.3 基于無線傳感器網絡的瓦斯監(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33-34
• 3 無線傳感器網絡時間同步相關理論與技術34-45
• 3.1 傳感器節(jié)點時間同步技術原理34-37
• 3.2 經典時間同步機制37-42
• 3.3 同步算法比較分析42-44
• 3.4 本章小結44-45
• 4 WSN煤礦巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)時間同步算法設計45-57
• 4.1 算法描述45-46
• 4.2 貝葉斯估計理論46-47
• 4.3 同步算法具體實現過程47-51
• 4.4 算法分析51-53
• 4.5 算法仿真53-56
• 4.6 本章小結56-57
• 5 WSN煤礦工作面瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)時間同步算法設計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64-65
• 6 總結與展望65-67
• 6.1 總結65-66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻67-71
• 作者簡歷71-73
• 學位論文數據集73

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前1條

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

中國博士學位論文全文數據庫 前2條

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

2 余修武;礦井安全智能監(jiān)測無線傳感器網絡關鍵技術研究[D];武漢理工大學;2013年

中國碩士學位論文全文數據庫 前1條

1 封紅霞;無線傳感器網絡中時間同步的分析研究[D];北京郵電大學;2007年

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

本文編號：384304