本文關鍵詞：面向緊急數(shù)據(jù)的異步多信道工業(yè)無線網(wǎng)絡調度方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：工業(yè)無線網(wǎng)絡是由無線傳感器、控制器、執(zhí)行器、通信中繼和網(wǎng)關等設備構成能夠自主地完成工業(yè)生產(chǎn)以及測控任務的無線傳感器網(wǎng)絡,具有低成本、易維護、高靈活等優(yōu)點,已成為工業(yè)測控和無線領域新的研究熱點,具有廣闊的應用前景。工業(yè)應用中存在大量優(yōu)先級不同的緊急數(shù)據(jù),緊急數(shù)據(jù)要求苛刻的硬實時和高可靠性能,超過緊急數(shù)據(jù)的延時上限,會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定,帶來經(jīng)濟損失,甚至危害人身安全。針對上述應用背景和需求,本文面向工業(yè)場景中的緊急數(shù)據(jù),研究其調度方法,主要貢獻總結為以下幾個方面:1)概述了工業(yè)無線網(wǎng)絡以及網(wǎng)絡中無線傳感器節(jié)點的結構,闡述了工業(yè)無線網(wǎng)絡的優(yōu)點;介紹了無線傳感器網(wǎng)絡傳輸調度問題以及工業(yè)自動化應用中數(shù)據(jù)分類;分析了面向工業(yè)緊急數(shù)據(jù)的無線資源調度方法的國內外研究現(xiàn)狀以及存在的問題。2)講述了啤酒罐裝生產(chǎn)線的工作流程;闡述了有線啤酒灌裝生產(chǎn)線的設計與實現(xiàn),具體包括系統(tǒng)總體設計、執(zhí)行設備以及設備上傳感器的選型與使用情況以及PLC控制系統(tǒng)的具體設計,并剖析了有線PLC控制系統(tǒng)的缺陷;設計和實現(xiàn)了基于無線傳感器網(wǎng)絡的啤酒灌裝生產(chǎn)線系統(tǒng),具體包括系統(tǒng)總體設計以及系統(tǒng)中的無線節(jié)點、接入點和網(wǎng)關的的介紹,使用無線模塊替換有線傳感器,并加入接入點和網(wǎng)關,構成一個工業(yè)無線網(wǎng)絡系統(tǒng);給出了系統(tǒng)的整體實現(xiàn)圖,并對比分析了PLC有線控制系統(tǒng)和工業(yè)無線網(wǎng)絡在灌裝生產(chǎn)線系統(tǒng)中的調度問題。3)針對現(xiàn)有TDMA調度方法在面對異步多信道條件下工業(yè)緊急數(shù)據(jù)調度時表現(xiàn)出的時延大、控制信道飽和、能耗過高等問題,提出一種異步多信道工業(yè)無線網(wǎng)絡調度方法——EOAM(Emergency data scheduling algorithm Oriented Asynchronous Multi-channel IWSNs),采用基于接收端的策略,解決了異步多信道調度中存在的控制信道飽和問題;采用特殊信道結合優(yōu)先級指示的方法保證緊急數(shù)據(jù)快速切換信道進行實時傳輸?shù)耐瑫r,允許非緊急數(shù)據(jù)基于優(yōu)先級指示標志采用退避機制占用信道,保證了特殊信道的利用率。該方法既適用于單播通信,也適用于廣播通信。4)對啤酒生產(chǎn)線系統(tǒng)中的信號時序以及信號特征進行了分析,得出其兩種類型的緊急數(shù)據(jù),然后針對解決這兩種類型的緊急數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸問題,將本文提出的EOAM算法在啤酒生產(chǎn)線無線監(jiān)控系統(tǒng)中實現(xiàn),并與分布式多信道控制算法DCA(Distributed Control Algorithm)在實時性、可靠性以及能量消耗方面的進行比較。實驗結果表明,EOAM算法具有較好的網(wǎng)絡性能,其不可預測的緊急數(shù)據(jù)傳輸延時最低可達160微秒,可靠性可達0.95以上,能量消耗降低了12.8%,滿足工業(yè)緊急數(shù)據(jù)的傳輸需求。
【關鍵詞】：工業(yè)無線網(wǎng)絡 緊急數(shù)據(jù) 多信道 介質訪問控制 調度
【學位授予單位】：沈陽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.5;TS262.5
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 緒論12-33
• 1.1 研究背景12-20
• 1.1.1 工業(yè)無線網(wǎng)絡概述12-15
• 1.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡傳輸調度問題15-19
• 1.1.3 工業(yè)無線網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)分類19-20
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀20-30
• 1.2.1 IEEE 802.11信道接入機制20-25
• 1.2.2 IEEE 802.15.4 信道接入機制25-26
• 1.2.3 隨機競爭訪問方式26-28
• 1.2.4 固定分配訪問方式28-30
• 1.3 本文的主要工作和章節(jié)安排30-33
• 1.3.1 本文的主要研究工作30-31
• 1.3.2 本文的章節(jié)安排31-33
• 第2章 基于無線傳感器網(wǎng)絡的啤酒灌裝生產(chǎn)線系統(tǒng)33-54
• 2.1 引言33-34
• 2.2 啤酒灌裝生產(chǎn)線系統(tǒng)設計34-51
• 2.2.1 有線啤酒灌裝生產(chǎn)線系統(tǒng)34-47
• 2.2.2 啤酒灌裝生產(chǎn)線無線監(jiān)控系統(tǒng)47-51
• 2.3 系統(tǒng)實現(xiàn)圖51-53
• 2.4 本章小結53-54
• 第3章 面向緊急數(shù)據(jù)的異步多信道工業(yè)無線網(wǎng)絡調度方法54-63
• 3.1 引言54-55
• 3.2 網(wǎng)絡模型55-57
• 3.2.1 數(shù)據(jù)模型55
• 3.2.2 超幀模型55-57
• 3.3 EOAM算法57-62
• 3.3.1 總體思想57
• 3.3.2 單播通信57-61
• 3.3.3 廣播通信61-62
• 3.4 本章小結62-63
• 第4章 實驗驗證與分析63-72
• 4.1 啤酒生產(chǎn)線系統(tǒng)信號分析63-68
• 4.1.1 系統(tǒng)信號63-64
• 4.1.2 系統(tǒng)信號時序64-67
• 4.1.3 信號分析67-68
• 4.2 實驗驗證與分析68-71
• 4.2.1 實時性比較68-69
• 4.2.2 可靠性比較69-70
• 4.2.3 能量消耗比較70-71
• 4.3 本章小結71-72
• 結論72-74
• 參考文獻74-79
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果79-80
• 致謝80-82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 曾鵬;;工業(yè)無線技術的標準化與應用[J];中國儀器儀表;2008年03期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 姬鵬翔;面向工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡應用的多信道調度算法研究[D];沈陽理工大學;2014年

  本文關鍵詞：面向緊急數(shù)據(jù)的異步多信道工業(yè)無線網(wǎng)絡調度方法，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：371838