發(fā)布時(shí)間：2022-01-27 13:50

　　礦業(yè)行業(yè)作為基礎(chǔ)行業(yè)為國(guó)家的快速發(fā)展起到關(guān)鍵支撐作用,但我國(guó)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境以及龐雜的采礦流程給礦業(yè)的安全高效生產(chǎn)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。近些年,伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)以及新一代無(wú)線通信技術(shù)在礦業(yè)行業(yè)中的逐步應(yīng)用,“智慧礦山”的理論體系及應(yīng)用方案也日漸完備,成為未來(lái)礦業(yè)行業(yè)減員提效、增產(chǎn)降耗最有效的解決方案之一。在智慧礦山的建設(shè)方案中,數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)的采集需要在礦山部署大量自組織的傳感器節(jié)點(diǎn),由此形成智慧礦山場(chǎng)景下的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks,WSN）。在智慧礦山的建設(shè)過(guò)程中,上層應(yīng)用需求有時(shí)會(huì)根據(jù)生產(chǎn)需求做柔性變動(dòng),底層節(jié)點(diǎn)的功能程序也需要根據(jù)上層需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。此外不同時(shí)期安裝的傳感節(jié)點(diǎn)型號(hào)和版本也有所差異,需對(duì)傳感節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)版本和功能做統(tǒng)一管理及升級(jí),這些都需要對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)內(nèi)部程序進(jìn)行更新,傳統(tǒng)的手動(dòng)在線更新方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力,面對(duì)大規(guī)模節(jié)點(diǎn)數(shù)目的傳感網(wǎng)絡(luò)不切實(shí)際,因此需要通過(guò)空中下載（Over-The-Air,OTA）的方式對(duì)傳感器進(jìn)行無(wú)線再編程（Reprogramming）。目前針對(duì)無(wú)線再編程的相關(guān)研究在時(shí)間、能效、可靠性、安全性方面做了較為... 

【文章來(lái)源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省211工程院校教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：113 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【圖文】：

礦井巷道中和地面選礦所用到的各類(lèi)傳感器節(jié)點(diǎn)Fig1.3varioussensorsnodeusedinmineroadwayneutralizationandsurfacemineralprocessing

第三章礦井無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)單基站高效再編程策略41圖3.11真實(shí)礦井結(jié)構(gòu)下的算法應(yīng)用Fig3.11Applicationofalgorithmunderrealminestructure由圖3.12中的數(shù)據(jù)可知，相較于上述結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的圖3.9(a)中的結(jié)構(gòu)Dijkstra算法的時(shí)間損耗增加了近12倍，F(xiàn)loyd—Warshall算法也增大了9倍，但是OBSS的時(shí)間代價(jià)只增加了4倍，并且與前2種算法相比總時(shí)間消耗低很多，通過(guò)對(duì)之前所描述的3種算法的特性分析可知，Dijkstra和Floyd—Warshall算法在判斷循環(huán)回路中的最短路徑時(shí)會(huì)消耗大量時(shí)間，當(dāng)?shù)V井結(jié)構(gòu)中一般循環(huán)回路較多時(shí)其性能會(huì)受到較大影響，但由于OBSS算法具有鏈表結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)并充分結(jié)合了動(dòng)態(tài)規(guī)劃的思想，這使其能夠在判斷循環(huán)回路時(shí)節(jié)省大量時(shí)間，因此無(wú)論是處理規(guī)則還是不規(guī)則的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在時(shí)間性能上OBSS算法都能有較好的保證。00500算法類(lèi)別時(shí)間/msDjsktraFloyd-WarshallOBSS150010002000250030003500圖3.12真實(shí)礦井結(jié)構(gòu)下的3種算法的時(shí)間性能比較Fig3.12TimeperformancecomparisonofthreealgorithmsunderrealminestructureOBSS算法無(wú)論是在仿真測(cè)試，還是在實(shí)際的礦井拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的測(cè)試結(jié)果，都表明在處理節(jié)點(diǎn)均勻分布這一特殊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)均展示出的較好的時(shí)間性能。

第六章再編程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)75第六章再編程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為了對(duì)算法的實(shí)際效果進(jìn)行驗(yàn)證，本文在實(shí)際礦山無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上搭建了實(shí)際的測(cè)試平臺(tái)，也對(duì)提出算法進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。下面對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)所采用的軟硬件系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行介紹。6.1平臺(tái)軟硬件介紹圖6.1硬測(cè)試平臺(tái)搭建Fig6.1Constructionofhardtestplatform硬件方面：芯片采用TexasInstruments公司的CC2530F256芯片，它是專(zhuān)門(mén)針對(duì)IEEE802.15.4和Zigbee協(xié)議開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)級(jí)芯片（SystemonChip,SOC），具有可變的發(fā)射功率最高可達(dá)4.5dBm，未外接功率放大器(PowerAmplifier，PA)時(shí)在空曠場(chǎng)地理論傳輸距離為300m。此外CC2530具有良好的低功耗特性，在工作狀態(tài)時(shí)理論工作電流為24mA，低功耗模式下電流為1uA。針對(duì)我們的應(yīng)用場(chǎng)景CC2530F256片內(nèi)控制器完全可以滿(mǎn)足需要，其為高性能8051內(nèi)核芯片帶有256KB的Flash和8KB的RAM，并自帶豐富的外設(shè)，如3路定時(shí)器、12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換（Analog-to-DigitalConverter,ADC）模塊、2路通用同步/異步串行接收/發(fā)送器(UniversalSynchronous/AsynchronousReceiver/Transmitter,USART)接口支持各種串行通信協(xié)議。整個(gè)系統(tǒng)包括3種無(wú)線設(shè)備，分別為協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備。協(xié)調(diào)器是進(jìn)行組網(wǎng)的設(shè)備，它不具有網(wǎng)絡(luò)連接的功能。這意味著它只能創(chuàng)建自己的網(wǎng)絡(luò)，而不能加入現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)。它是網(wǎng)絡(luò)的中心，并負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)的安全。路由器會(huì)執(zhí)行以下功能，包括允許設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)，多跳路由以及管理終端設(shè)備通信。終端設(shè)備不負(fù)責(zé)組網(wǎng)工作，具有相對(duì)獨(dú)立的功能。軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)方面：采用的是IAREmbeddedWorkbench8.2，它是一款集成C/C++編譯器和C-Spy調(diào)試器的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它支持8051、ARM、AVR和MSP430等多種芯片內(nèi)核，并提供與TI無(wú)線芯片良好的編程接口，非常適合開(kāi)發(fā)嵌入式無(wú)線系統(tǒng)軟?

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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