針對(duì)膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)缺少無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通道,無(wú)法實(shí)現(xiàn)斷線后自診斷信息上傳、無(wú)線傳感器接入、斷線應(yīng)急中繼通信功能等問(wèn)題,提出了一種應(yīng)用于膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)的LoRa無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)方案.針對(duì)鏈?zhǔn)浇M網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較適合膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)多點(diǎn)延伸的特點(diǎn),采用了LoRa鏈?zhǔn)浇M網(wǎng)模式.根據(jù)LoRa鏈?zhǔn)浇M網(wǎng)傳輸模式的要求,確定了節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)訪問(wèn)關(guān)系,將主機(jī)節(jié)點(diǎn)與子節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為一主多從的傳輸方式,節(jié)點(diǎn)根據(jù)相鄰關(guān)系進(jìn)行路由規(guī)劃,組成單層鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò).為滿足數(shù)據(jù)傳輸需求,采用巡檢應(yīng)答式通信機(jī)制,通信過(guò)程遵循規(guī)則時(shí)序,信道通過(guò)時(shí)分進(jìn)行有序利用.根據(jù)上述方案,給出了用于膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)的LoRa無(wú)線組網(wǎng)傳輸節(jié)點(diǎn)設(shè)備軟硬件設(shè)計(jì),并進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果表明:LoRa鏈?zhǔn)浇M網(wǎng)模式傳輸性能可靠穩(wěn)定,無(wú)線發(fā)送狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)功耗小于300 m W,10個(gè)節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)傳輸時(shí)延為1.12 s,丟包率小于0.6%,可滿足膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)無(wú)線組網(wǎng)傳輸功能的需求. 

【文章來(lái)源】：工礦自動(dòng)化. 2020,46(04)北大核心

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【部分圖文】：

LoＲa鏈?zhǔn)浇M網(wǎng)的傳輸方法

2個(gè)語(yǔ)音閉鎖裝置中間設(shè)有急停閉鎖裝置．將系統(tǒng)中設(shè)備的線性分布結(jié)構(gòu)映射到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，控制主機(jī)上設(shè)計(jì)主機(jī)節(jié)點(diǎn)作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的中心網(wǎng)關(guān)，系統(tǒng)沿線的語(yǔ)音閉鎖裝置中設(shè)計(jì)組網(wǎng)傳輸?shù)淖庸?jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)最遠(yuǎn)間隔為200m，按照膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)單組長(zhǎng)度2km設(shè)計(jì)，子節(jié)點(diǎn)數(shù)量為10個(gè)．網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示．圖1網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig．1Topologyofnetworknodes2．2組網(wǎng)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)要求(1)單組膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)的延伸距離可達(dá)2km，節(jié)點(diǎn)設(shè)備多，空間分布結(jié)構(gòu)呈線性特征，主干設(shè)備節(jié)點(diǎn)間距統(tǒng)一，節(jié)點(diǎn)設(shè)備一致性高、分布均勻，組網(wǎng)方式和傳輸模式需要適應(yīng)節(jié)點(diǎn)分布特征．(2)組網(wǎng)傳輸主要用于系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)自診斷數(shù)據(jù)和接入的無(wú)線傳感器數(shù)據(jù)的傳輸，急停、閉鎖等時(shí)效性要求高、涉及保護(hù)功能的信息通過(guò)有線方式傳輸．(3)為保證采用電池供電的無(wú)線傳感器的工作時(shí)長(zhǎng)，需要盡可能降低傳感器功耗，要求組網(wǎng)傳輸技術(shù)具備低功耗特性．(4)應(yīng)急中繼通信狀態(tài)下，對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)的無(wú)線通信數(shù)據(jù)速率、傳輸時(shí)延都有更高的要求．?dāng)帱c(diǎn)兩側(cè)的無(wú)線中繼節(jié)點(diǎn)可切換到高速率傳輸，以滿足應(yīng)急通信需求．(5)應(yīng)用環(huán)境中存在電磁干擾和多徑干擾等影響因素，需要考慮無(wú)線技術(shù)的抗干擾能力設(shè)計(jì)．無(wú)線組網(wǎng)傳輸指標(biāo)的具體要求見(jiàn)表2．表2無(wú)線組網(wǎng)傳輸指標(biāo)要求Table2Ｒequirementsfortransmissionindicatorsofwirelessnetworking無(wú)線傳輸指標(biāo)性能要求傳輸速率組網(wǎng)傳輸速率為1～10kbit/s應(yīng)急中繼通信速率為10～30kbit/s組網(wǎng)方式鏈?zhǔn)教訛橹鞯慕M網(wǎng)方式組網(wǎng)傳輸距離組網(wǎng)覆蓋范圍可達(dá)2km以上組網(wǎng)傳輸延時(shí)不大于3s組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)量2～10byte組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)容量單個(gè)網(wǎng)絡(luò)組不少于10個(gè)節(jié)點(diǎn)功耗低功耗，兼容電池供電模式穩(wěn)定性抗干擾能力強(qiáng)，適合礦井?

終端節(jié)點(diǎn)發(fā)起應(yīng)答流程，應(yīng)答幀經(jīng)子節(jié)點(diǎn)順序跳接回傳到主機(jī)節(jié)點(diǎn)．為保證更高的傳輸效率，數(shù)據(jù)傳輸采用可變長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)幀格式［14］，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文時(shí)，根據(jù)協(xié)議在幀數(shù)據(jù)區(qū)域加載本節(jié)點(diǎn)信息，同時(shí)更新幀頭部分的數(shù)據(jù)區(qū)字節(jié)長(zhǎng)度信息．LoＲa鏈?zhǔn)浇M網(wǎng)的應(yīng)答幀格式如圖3所示．圖3LoＲa鏈?zhǔn)浇M網(wǎng)的應(yīng)答幀格式Fig．3AcknowledgementframeformatofLoＲachainnetworkingLoＲa節(jié)點(diǎn)會(huì)按照自身所處網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湮恢眠M(jìn)行異常判斷，下級(jí)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的續(xù)傳數(shù)據(jù)也是對(duì)本節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答，本節(jié)點(diǎn)應(yīng)答數(shù)據(jù)接收超時(shí)后，觸發(fā)數(shù)據(jù)重傳，多次重傳失敗后，將下一節(jié)點(diǎn)判定為掉線，并嘗試連接更下一級(jí)的節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)修復(fù)．網(wǎng)絡(luò)修復(fù)失敗后，當(dāng)前LoＲa節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為終端節(jié)點(diǎn)．主機(jī)LoＲa節(jié)點(diǎn)接收到異常信息后啟動(dòng)檢查流程，嘗試對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行診斷和重構(gòu)．主機(jī)上報(bào)異常信息，同時(shí)維持當(dāng)前可用節(jié)點(diǎn)的正常連接［15-16］．主機(jī)節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的管理功能是通過(guò)發(fā)送控制命令來(lái)實(shí)現(xiàn)的．控制命令發(fā)送流程與巡檢命令的流程相似，子節(jié)點(diǎn)接收到控制命令后，先將控制命令轉(zhuǎn)發(fā)出去，接收到下一節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)后再更改本節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)．節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制命令時(shí)，均采取連續(xù)2次發(fā)送的方法，以提高傳輸可靠性．若某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)調(diào)整失敗，嘗試重復(fù)多次發(fā)送，一旦觸發(fā)延時(shí)保護(hù)機(jī)制，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)將自發(fā)回退到原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)配置．2．5LoＲa參數(shù)研究LoＲa技術(shù)主要工作在Sub-GHz頻域范圍，可選擇常規(guī)的433、915MHz的ISM頻段．考慮到煤礦井下環(huán)境的特殊性，對(duì)頻段選擇進(jìn)行了對(duì)比研究．通過(guò)Matlab構(gòu)建了一個(gè)寬為4．5m、高為3m的典型膠帶運(yùn)輸巷傳輸信道模型，仿真433MHz和915MHz頻段水平和垂直方向極化波空間傳導(dǎo)的?

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3308653