發(fā)布時(shí)間：2022-01-26 01:47

　　煤炭作為我國的主要能源之一,支撐著我國工業(yè)的發(fā)展,但是在煤炭開采過程中經(jīng)常發(fā)生事故。在煤礦生產(chǎn)事故中,瓦斯爆炸、滲水冒頂和巷道垮塌為三大主要事故,煤礦巷道塌方對礦井安全生產(chǎn)有很大的危害。之前,我國大多數(shù)煤礦采用機(jī)械和液壓觀測儀器進(jìn)行井下頂板壓力監(jiān)測,精度低,工作效率低。隨著傳感器和通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,煤礦頂板監(jiān)測采用有線通信模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,有線監(jiān)測系統(tǒng)通過通訊電纜連接各個(gè)監(jiān)測設(shè)備,這樣的連接方式不僅布線困難、操作復(fù)雜,并且在開采過程中電纜線容易被扯斷,局部線路的故障可能會(huì)使整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)癱瘓,從而導(dǎo)致無法監(jiān)測數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。現(xiàn)有的無線頂板監(jiān)測系統(tǒng)大部分是基于ZigBee無線通信技術(shù),ZigBee技術(shù)與藍(lán)牙相類似,是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù),主要用于距離短、功耗低的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。但是,ZigBee協(xié)議占帶寬的開銷量對信道帶寬要求較高,這樣反過來會(huì)影響通訊距離和環(huán)境適應(yīng)性,在實(shí)際應(yīng)用中通過提高發(fā)射功率來增加其通訊距離和增強(qiáng)穿透性,然而這樣的做法會(huì)增加其在實(shí)際運(yùn)用中的功耗,所以導(dǎo)致要經(jīng)常更換電池。針對以上情況,提出了基于LoRa技術(shù)的低功耗傳輸信息的設(shè)計(jì)方案,LoRa... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

圖 2.2 傳感器與網(wǎng)關(guān)關(guān)系圖2.3 LoRa 技術(shù)及理論目前物聯(lián)網(wǎng)的無線通信技術(shù)主要分為兩類：一類是短距離通信技術(shù)，如藍(lán)牙、ZigBee、Wi-Fi、Z-wave 等；另一類是 LPWAN（Low Power WideArea Network，低功耗廣域網(wǎng)）技術(shù)，相對于短距離通信技術(shù)，LPWAN 具有低成本、低功耗、遠(yuǎn)距離、節(jié)點(diǎn)多等優(yōu)勢。低功耗廣域網(wǎng)是一種低功耗并且可以遠(yuǎn)距離通信的通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了長距離通信，最大限度地降低了功耗，同時(shí)節(jié)省了額外的中繼器成本，可以滿足長距離、廣覆蓋終端設(shè)備連接的應(yīng)用場景需求[15]。目前低功耗廣域通信技術(shù)主要包括兩類。一類是LoRa（Long Range，遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)）、SigFox 等工作在 ISM 頻譜（Industrial ScientificMedical Band）的技術(shù)，另一類是 NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)）、EC-GSM 等工作在授權(quán)頻譜下的 3GPP 支持的 2G/3G/4G 蜂窩通信

中北大學(xué)學(xué)位論文技術(shù)。這些技術(shù)有其自身的優(yōu)勢，但一直難以解決遠(yuǎn)距離通信和低功耗之間的矛盾。LPWAN 技術(shù)出現(xiàn)后，在一定程度上解決了這個(gè)問題，最大限度地實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離通信和低功耗。同時(shí)，可以節(jié)省額外的中繼器成本。LoRa 的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要由四部分構(gòu)成，分別是終端節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)（基站）、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器，如圖 2.4 所示[20]。終端節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸給應(yīng)用服務(wù)器。LoRa 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是典型的星型拓?fù)�。星型拓�(fù)渲械拿總�(gè)節(jié)點(diǎn)都以點(diǎn)對點(diǎn)的方式連接到中心節(jié)點(diǎn)，信息從中心節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)。它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對簡單，節(jié)點(diǎn)之間不會(huì)因?yàn)榻邮蘸娃D(zhuǎn)發(fā)無關(guān)信息而增加網(wǎng)絡(luò)容量和縮短電池壽命。因此，星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更適合低功耗、長距離的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸[21]。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3609568