本文選題：礦井 + WSN�。� 參考：《河南理工大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：煤礦井下工作條件惡劣,通信環(huán)境復(fù)雜多變,這就要求礦井中的通信網(wǎng)絡(luò)具有較高的靈活性和較好的適應(yīng)性,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)具有布置簡易、靈活性強、精度高、經(jīng)濟性好等特點,很適用于礦井監(jiān)控環(huán)境。為此本文主要進行了以下研究內(nèi)容:一、研究礦井監(jiān)控系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀以及現(xiàn)有系統(tǒng)的優(yōu)缺點,提出了一種將有線工業(yè)以太網(wǎng)和WSN有機結(jié)合的礦井監(jiān)控與應(yīng)急通信系統(tǒng),設(shè)計了礦井工作面和巷道的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。正常工作時,將Ethernet作為礦井通信骨干網(wǎng),WSN作為輔助通信網(wǎng)絡(luò),完成井下監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集與傳輸;有線線路中斷時,WSN與未中斷的有線線路快速形成礦井應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò),使救援信息及時可靠的傳輸?shù)降孛婵刂浦行?以便及時采取救援措施。二、系統(tǒng)分析比較了現(xiàn)有WSN路由協(xié)議的優(yōu)缺點,結(jié)合礦井監(jiān)控與應(yīng)急通信系統(tǒng)的要求,提出了一種工作面路由協(xié)議LRWF。LRWF利用分簇的思想,將工作面節(jié)點按照跳數(shù)分層后,根據(jù)各層的不同負載形成不同規(guī)模的簇以便均衡網(wǎng)絡(luò)能量,之后以簇首間時變的傳輸延時、節(jié)點剩余能量和傳輸能耗構(gòu)建的復(fù)合指標選取路徑,實現(xiàn)簇間數(shù)據(jù)的多跳轉(zhuǎn)發(fā)。三、結(jié)合礦井監(jiān)控與應(yīng)急通信系統(tǒng)中的兩種不同工作模式,提出了一種巷道路由協(xié)議RRPR。正常工作時,傳感器節(jié)點將巷道中距離最近的sink作為簇首,與sink直接通信,若sink位于節(jié)點通信范圍之外,則根據(jù)節(jié)點能量和位置選擇中繼節(jié)點;有線線路中斷時,由下行sink通知上行sink對兩sink間的WSN進行分層,依據(jù)鄰居延時和能量的復(fù)合指標選取下跳節(jié)點,實現(xiàn)數(shù)據(jù)由下到上的逐層傳輸。本文采用OMNET++仿真平臺對所設(shè)計的路由協(xié)議進行仿真實驗,并與現(xiàn)有的礦井WSN路由協(xié)議LEACH-M、LBUC-M和CHM-VG比較,通過對節(jié)點平均剩余能量、數(shù)據(jù)傳輸延時和數(shù)據(jù)包接收率等性能參數(shù)進行分析,結(jié)果表明,所設(shè)計的路由協(xié)議更適合于礦井監(jiān)控系統(tǒng)。
[Abstract]:The working conditions in coal mine are bad and the communication environment is complex and changeable, which requires the communication network in mine to have higher flexibility and better adaptability. WSNs have simple arrangement, strong flexibility and high precision. Good economy and other characteristics, very suitable for mine monitoring environment. The main contents of this paper are as follows: first, the present situation of mine monitoring system at home and abroad and the advantages and disadvantages of existing system are studied, and a mine monitoring and emergency communication system which combines wired industrial Ethernet and WSN is put forward. The network topology of mine face and roadway is designed. In normal operation, Ethernet is used as the auxiliary communication network to complete the acquisition and transmission of underground monitoring data, and the mine emergency communication network is quickly formed between Ethernet and the uninterrupted wired line when the wire line is interrupted. Timely and reliable delivery of rescue information to the ground control center, in order to timely take rescue measures. Secondly, the advantages and disadvantages of the existing WSN routing protocol are analyzed and compared systematically. Combined with the requirements of mine monitoring and emergency communication system, a working face routing protocol (LRWF.LRWF) is proposed, which uses the clustering idea to divide the working face nodes into layers according to the number of hops. According to the different loads of each layer, clusters of different scales are formed to balance network energy, and then the path is selected by using the time-varying transmission delay, the residual energy of nodes and the energy consumption of transmission to construct a composite index to realize the multi-jump transmission of data between clusters. Thirdly, combining two different working modes of mine monitoring and emergency communication system, a roadway routing protocol RRPRs is proposed. In normal operation, the sensor node takes the nearest sink in the roadway as the cluster head and communicates directly with sink. If the sink is outside the communication range of the node, it selects the relay node according to the node energy and position. The downlink sink notifies the uplink sink to delaminate the WSN between the two sink, selects the hopping node according to the composite index of neighbor delay and energy, and realizes the data transmission from bottom to top layer by layer. In this paper, the OMNET simulation platform is used to simulate the designed routing protocol, and compared with the existing mine WSN routing protocol LEACH-MU LBUC-M and CHM-VG, the average residual energy of the nodes is compared. The performance parameters such as data transmission delay and packet reception rate are analyzed. The results show that the designed routing protocol is more suitable for mine monitoring system.
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD65;TP212.9;TN929.5;TD655

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本文編號：1991666