本文關鍵詞：基于Mesh網(wǎng)絡煤礦井下救災一體化平臺和人員定位子系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

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【摘要】：中國是一個非常依賴煤炭資源的國家,煤炭資源在今后相當長的時間內仍然是中國的主要消費資源。但是由于井下環(huán)境惡劣,采礦水平落后,導致煤礦安全事故時常發(fā)生。事故發(fā)生后,如何快速、有效地構建一個應急通訊系統(tǒng)是擺在人們面前的嚴峻問題。針對井下應急救災物理環(huán)境,本文構建了以Mesh網(wǎng)絡為基礎的應急救災通信網(wǎng)絡,并提出煤礦井下救災通訊系統(tǒng)的邏輯結構和系統(tǒng)架構。從Mesh網(wǎng)絡的結構和特點展開敘述,通過分析井下實際信號環(huán)境,最終選擇了線形鏈狀無線Mesh網(wǎng)絡為本系統(tǒng)的骨干網(wǎng)絡并設計了骨干網(wǎng)絡的Mesh節(jié)點。根據(jù)井下救災的實際業(yè)務需求,解決當前各個系統(tǒng)只完成本系統(tǒng)功能的問題,提出一種集視頻監(jiān)控、語音調度、人員定位、多參數(shù)氣體傳感功能為一體的多功能軟件平臺的設計架構,并在Eclipse上使用Java語言完成了交互服務器、移動終端和電腦端的部分軟件功能設計和開發(fā)。所提的交互服務器從用戶管理、XMPP連接管理、信息傳遞和服務器高并發(fā)四個模塊,移動客戶端從用戶登錄、定時器、網(wǎng)絡監(jiān)聽器三個模塊,電腦端軟件從軟件界面、進入子系統(tǒng)兩個模塊分別進行設計和實現(xiàn)。最終,可以在電腦上用同一界面上訪問單一用戶的所有信息,又可以進入各個子系統(tǒng),進行某一項業(yè)務的詳細操作與控制。在一體化平臺下,完成了人員定位子系統(tǒng)軟件的設計和實現(xiàn)。設計選用RSSI粗略定位或者借助于視頻監(jiān)控子系統(tǒng)定位的方式進行人員定位。利用ArcGIS繪圖軟件進行電子地圖和離線地圖包的制作。在得到電子地圖基礎上,使用ArcGIS提供的SDK完成了地圖顯示和人員位置顯示的功能。在學校辦公樓走廊內模擬巷道環(huán)境搭建無線Mesh網(wǎng)絡,并對人員定位子系統(tǒng)進行功能測試,驗證了本文所設計的人員定位子系統(tǒng)可以與其他子系統(tǒng)協(xié)作使用,救災人員可以根據(jù)實際情況選用不同的方式獲得當前所處位置信息。在榆樹灣煤礦井下搭建11跳Mesh網(wǎng)絡,對無線Mesh網(wǎng)絡的帶寬和場強和2.4G數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡下的音視頻業(yè)務進行了測試,通過所設計的電腦端軟件觀看回傳回來的視頻,驗證了一體化平臺設計方案的正確性,說明無線Mesh網(wǎng)絡可以作為應急通信的骨干網(wǎng)絡,支持多路視頻和語音信號實時傳輸；最后在保證業(yè)務傳輸質量的情況下,對多跳Mesh網(wǎng)絡的單跳距離、終端和節(jié)點的最遠距離進行測試。通過測試得到相鄰Mesh節(jié)點間的最遠部署距離約為1400米。
【關鍵詞】：煤礦井下 無線網(wǎng)狀網(wǎng) 緊急救災 人員定位 一體化平臺
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD76;TN929.5
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-16
• 1.1 研究背景與意義12-13
• 1.2 井下通信國內外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 論文組織結構14-16
• 2 煤礦應急救災無線Mesh網(wǎng)絡的構建16-28
• 2.1 無線Mesh網(wǎng)絡概述16-19
• 2.1.1 無線Mesh網(wǎng)絡結構16-18
• 2.1.2 無線Mesh網(wǎng)絡特點18-19
• 2.2 井下無線Mesh網(wǎng)絡19-21
• 2.2.1 井下傳輸環(huán)境19
• 2.2.2 井下無線Mesh網(wǎng)絡結構19-20
• 2.2.3 井下無線Mesh網(wǎng)絡特點20-21
• 2.3 煤礦應急救災通訊系統(tǒng)21-27
• 2.3.1 系統(tǒng)需求22
• 2.3.2 系統(tǒng)概述22-23
• 2.3.3 各子系統(tǒng)介紹23-25
• 2.3.4 系統(tǒng)網(wǎng)絡結構25
• 2.3.5 Mesh節(jié)點設計25-27
• 2.4 本章小結27-28
• 3 煤礦井下應急救災一體化平臺的設計與實現(xiàn)28-56
• 3.1 一體化平臺的需求概述28
• 3.2 一體化平臺的整體設計方案28-30
• 3.2.1 平臺設計要求28-29
• 3.2.2 平臺架構29-30
• 3.3 軟硬件開發(fā)平臺30-32
• 3.3.1 移動終端系統(tǒng)選擇30-31
• 3.3.2 編程語言和軟件開發(fā)平臺31-32
• 3.4 XMPP協(xié)議32-34
• 3.4.1 XMPP實體和地址空間32-33
• 3.4.2 XMPP流和XMPP節(jié)33-34
• 3.5 交互服務器的設計34-43
• 3.5.1 交互服務器架構34-35
• 3.5.2 用戶管理模塊35-37
• 3.5.3 XMPP連接模塊37-40
• 3.5.4 信息傳遞模塊40-41
• 3.5.5 服務器高并發(fā)設計41-43
• 3.6 移動客戶端的設計與實現(xiàn)43-52
• 3.6.1 移動客戶端架構43-45
• 3.6.2 用戶登錄模塊45-47
• 3.6.3 定時器模塊47-48
• 3.6.4 網(wǎng)絡監(jiān)聽器模塊48-49
• 3.6.5 用戶界面和邏輯處理模塊49-52
• 3.7 電腦端軟件的設計與實現(xiàn)52-54
• 3.7.1 終端指揮軟件界面52-53
• 3.7.2 進入子系統(tǒng)功能設計和實現(xiàn)53-54
• 3.8 本章小結54-56
• 4 人員定位子系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)56-74
• 4.1 人員定位子系統(tǒng)設計目標56
• 4.2 定位方式選擇56-57
• 4.3 軟件開發(fā)平臺57-58
• 4.4 數(shù)據(jù)庫設計58-59
• 4.5 關鍵技術59-66
• 4.5.1 地圖制作59-60
• 4.5.2 地圖顯示60-62
• 4.5.3 地圖增加Mesh節(jié)點62-64
• 4.5.4 定位流程64-65
• 4.5.5 客戶端接收信息65-66
• 4.6 定位子系統(tǒng)功能測試66-72
• 4.6.1 測試內容66
• 4.6.2 測試環(huán)境和Mesh節(jié)點部署66-67
• 4.6.3 實驗設備和節(jié)點配置67-68
• 4.6.4 系統(tǒng)功能測試和結果分析68-72
• 4.7 本章小結72-74
• 5 煤礦應急救災通訊系統(tǒng)綜合測試74-86
• 5.1 測試內容74
• 5.2 測試設備74-75
• 5.3 測試環(huán)境和Mesh節(jié)點部署75-76
• 5.4 Mesh節(jié)點配置76-78
• 5.5 骨干Mesh網(wǎng)絡的信號強度和帶寬測試78-81
• 5.6 應急通訊業(yè)務測試81-83
• 5.7 Mesh網(wǎng)絡單跳距離測試83-85
• 5.8 本章小結85-86
• 6 結論和展望86-88
• 參考文獻88-92
• 作者簡歷92-96
• 學位論文數(shù)據(jù)集96

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本文編號：847554