發(fā)布時(shí)間：2017-08-19 22:29

  本文關(guān)鍵詞：煤礦井下無(wú)線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)壓縮 Kalman濾波 能耗 傳感節(jié)點(diǎn)

【摘要】：煤礦環(huán)境復(fù)雜多變,造成了煤礦開(kāi)采過(guò)程中的不安全性,經(jīng)常導(dǎo)致惡性事故的發(fā)生。目前,我國(guó)的煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)十分嚴(yán)峻,特別是近年來(lái)重大礦難時(shí)有發(fā)生,造成了巨大的生命和財(cái)產(chǎn)損失�，F(xiàn)有的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)因?yàn)榇嬖诟鞣N不足,已經(jīng)無(wú)法滿足日益嚴(yán)格的安全生產(chǎn)需求,迫切需要對(duì)其進(jìn)行改善。 裝備安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是提高煤礦安全生產(chǎn)的主要途徑。通過(guò)煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng),形成煤礦井上、井下可靠的安全預(yù)警機(jī)制和管理決策信息通道,為災(zāi)難預(yù)警、指揮生產(chǎn)、管理決策乃至事故營(yíng)救提供環(huán)境安全參數(shù)動(dòng)態(tài)信息。其中通過(guò)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的研究,降低安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)能量消耗,延長(zhǎng)安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)壽命,提高安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際可應(yīng)用性是本文研究的重點(diǎn),為此本文主要開(kāi)展了以下研究工作： 1.本文首先介紹了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念及體系、特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)等基礎(chǔ)知識(shí)。對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)作了區(qū)別比較,分析了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到煤礦安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的可行性以及應(yīng)用中值得深入研究的核心技術(shù)。 2.本文對(duì)經(jīng)典數(shù)據(jù)壓縮算法和目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)壓縮算法的研究成果進(jìn)行了分析,總結(jié)出各自優(yōu)缺點(diǎn)和需要改進(jìn)的地方,為設(shè)計(jì)適用于煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)壓縮算法提供理論基礎(chǔ)。 3.在基本壓縮算法的基礎(chǔ)上,本文提出了一種基于Kalman濾波的誤差帶自適應(yīng)壓縮算法(KL-AEO)。首先,通過(guò)對(duì)系統(tǒng)模型的分析,建立系統(tǒng)狀態(tài)方程和觀測(cè)方程。其次,利用現(xiàn)有安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),通過(guò)理論計(jì)算得出理論方程的初始狀態(tài)值,分析得到誤差帶自適應(yīng)調(diào)節(jié)公式。最后,在誤差帶自適應(yīng)的基礎(chǔ)上,借鑒基本壓縮思想,得到了最終改進(jìn)壓縮算法的實(shí)現(xiàn)步驟。 4.本文從經(jīng)典的數(shù)據(jù)壓縮評(píng)價(jià)指標(biāo)著手,基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),分析使用經(jīng)典評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)判WSN中數(shù)據(jù)壓縮算法,可能出現(xiàn)的偏差及其原因。在此基礎(chǔ)上,介紹了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)壓縮評(píng)價(jià)指標(biāo),研究了能耗測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成。首先,本文設(shè)計(jì)了一款低功耗無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)。其次,圍繞傳感節(jié)點(diǎn),借助NI采集卡搭建了能耗測(cè)試系統(tǒng),結(jié)合評(píng)價(jià)指標(biāo),得到了改進(jìn)算法評(píng)價(jià)結(jié)果,驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)壓縮 Kalman濾波 能耗 傳感節(jié)點(diǎn)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD76
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 課題研究背景和意義9-11
• 1.1.1 課題來(lái)源9
• 1.1.2 研究背景9-10
• 1.1.3 研究目的10-11
• 1.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述11-17
• 1.2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念及體系結(jié)構(gòu)11-12
• 1.2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)12-13
• 1.2.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用13-14
• 1.2.4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)14-16
• 1.2.5 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的能耗問(wèn)題16-17
• 1.3 煤礦井下安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)17-18
• 1.4 本文的主要內(nèi)容與組織架構(gòu)18-21
• 1.4.1 本文的主要內(nèi)容18-19
• 1.4.2 本文的組織結(jié)構(gòu)19-21
• 第2章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)壓縮算法研究21-29
• 2.1 數(shù)據(jù)壓縮算法21-23
• 2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)壓縮算法研究23-27
• 2.2.1 無(wú)線傳感網(wǎng)中數(shù)據(jù)壓縮應(yīng)用背景23
• 2.2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)壓縮算法要求23-24
• 2.2.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)壓縮算法分類24-27
• 2.3 本章小結(jié)27-29
• 第3章 KL-AEO壓縮算法設(shè)計(jì)29-51
• 3.1 基本壓縮算法29-31
• 3.1.1 算法原理29-30
• 3.1.2 實(shí)現(xiàn)步驟30
• 3.1.3 優(yōu)點(diǎn)與不足30-31
• 3.2 卡爾曼濾波算法31-40
• 3.2.1 卡爾曼濾波算法概述31-32
• 3.2.2 卡爾曼濾波的理論基礎(chǔ)32-37
• 3.2.3 線性離散系統(tǒng)的卡爾曼方程37-39
• 3.2.4 卡爾曼濾波算法的特點(diǎn)39-40
• 3.3 KL-AEO算法理論與實(shí)現(xiàn)40-48
• 3.3.0 原始數(shù)據(jù)特性40-41
• 3.3.1 算法相關(guān)定義41-42
• 3.3.2 系統(tǒng)Kalman方程及初值42-43
• 3.3.3 算法設(shè)計(jì)思想43-47
• 3.3.4 算法實(shí)現(xiàn)步驟47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-51
• 第4章 KL-AEO壓縮性能分析51-67
• 4.1 經(jīng)典壓縮評(píng)估指標(biāo)51-52
• 4.2 WSN中壓縮評(píng)估指標(biāo)52-53
• 4.3 仿真結(jié)果分析53-65
• 4.3.1 壓縮比分析60-62
• 4.3.2 壓縮誤差分析62-64
• 4.3.3 算法耗能分析64-65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 第5章 算法能耗測(cè)試平臺(tái)67-85
• 5.1 節(jié)點(diǎn)架構(gòu)67
• 5.2 硬件總體結(jié)構(gòu)67-69
• 5.3 硬件電路設(shè)計(jì)69-74
• 5.3.1 CPU外圍電路設(shè)計(jì)69-70
• 5.3.2 無(wú)線通信模塊設(shè)計(jì)70-72
• 5.3.3 傳感器模塊設(shè)計(jì)72-73
• 5.3.4 電源電路設(shè)計(jì)73
• 5.3.5 串口電路設(shè)計(jì)73-74
• 5.4 整體程序設(shè)計(jì)74-75
• 5.5 能耗測(cè)試與分析75-83
• 5.5.1 測(cè)試系統(tǒng)75-76
• 5.5.2 分析結(jié)果76-83
• 5.6 本章小結(jié)83-85
• 第6章 結(jié)論85-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 附錄91-97
• 作者簡(jiǎn)歷97-101
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集101

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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2 曾勇;楊濤;馮月暉;;基于nRF24L01的超低功耗無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2008年07期

3 楊海蓉;張成;丁大為;韋穗;;壓縮傳感理論與重構(gòu)算法[J];電子學(xué)報(bào);2011年01期

4 張景濤,王華,王宏安;實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存取與壓縮[J];化工自動(dòng)化及儀表;2003年03期

5 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,劉巍,趙澤;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2005年01期

6 劉向宇;王雅哲;楊曉春;王斌;于戈;;面向無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的流數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2007年02期

7 康健;左憲章;唐力偉;張西紅;李浩;;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2010年04期

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9 羅文華;王繼良;;基于Haar小波的自適應(yīng)數(shù)據(jù)壓縮方法[J];計(jì)算機(jī)工程;2010年12期

10 張永梅;楊沖;馬禮;王凱峰;;一種低功耗的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法[J];計(jì)算機(jī)工程;2012年03期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 應(yīng)蓓華;用于無(wú)線傳感網(wǎng)的低能耗數(shù)據(jù)壓縮[D];清華大學(xué);2010年

2 沈軍;氣象自動(dòng)觀測(cè)站數(shù)據(jù)處理方法研究[D];中南大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：703332