近來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展極其迅速,智慧農(nóng)場、智慧城市、智慧交通、智慧礦山等概念在多個領(lǐng)域不斷被提出。智慧礦山對井下設(shè)備、生產(chǎn)流程進(jìn)行實時監(jiān)測分析,在一定程度上提高了礦井的自動生產(chǎn)能力。但礦山井下生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜多變、設(shè)備多種多樣且數(shù)量驚人,實時數(shù)據(jù)格式異構(gòu)等問題依舊存在,致使設(shè)備之間難以交互,通常還是需要礦工手動操作設(shè)備并按固定流程來完成開采工作,這樣不僅造成了礦山人員的浪費,還存有很多的安全隱患。由此,本文提出并研究了基于分布式查詢的礦山設(shè)備語義互操作系統(tǒng),將語義技術(shù)、分布式系統(tǒng)和邊緣計算框架相結(jié)合并應(yīng)用到礦山生產(chǎn)活動中,旨在實現(xiàn)少人化礦山生產(chǎn)。本文利用語義技術(shù)提出礦山物聯(lián)網(wǎng)語義化描述模型,其中分別對礦山設(shè)備和生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行建模,為礦山數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一的描述方式,使得設(shè)備之間和生產(chǎn)系統(tǒng)之間能夠相互理解并實現(xiàn)交互。此外,本文參考設(shè)備模型和任務(wù)模型的交集屬性,提出了基于復(fù)合推理的任務(wù)匹配方案,通過系統(tǒng)收益值的計算與推理將任務(wù)下放至最適合的設(shè)備,從而提高設(shè)備的自主交互能力。本文提出的互操作系統(tǒng)是通過設(shè)備節(jié)點之間對數(shù)據(jù)的存儲和查詢來實現(xiàn)的,為了滿足開采系統(tǒng)的實時性要求,本文將分布式系統(tǒng)與邊緣計算框架運用到互... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

簡化版設(shè)備本體模型

工程碩士專業(yè)學(xué)位論文44更新路由表項大約需要O(N)O(1)O(N)m。(1)()(1)()NNOOOOmm（4-12）節(jié)點失聯(lián)時維護(hù)路由完全一致的復(fù)雜度：查到某個失聯(lián)節(jié)點的時間為O(1)，查到該節(jié)點的前繼節(jié)點并迭代更新路由表項的時間大約需要O(N)O(1)O(N)mm。(1)()(1)()NNOOOOmm（4-13）空間復(fù)雜度：O(mN)（4-14）4.4.3系統(tǒng)節(jié)點變動仿真本文從礦山設(shè)備互操作系統(tǒng)的實際情況出發(fā)，考慮各類工作面中設(shè)備節(jié)點的組網(wǎng)需求，分別從幾個不同節(jié)點數(shù)目的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真實驗。選取節(jié)點數(shù)目分別是2,4,8,16,32,64,96,128，該仿真主要對比了改進(jìn)算法和傳統(tǒng)算法在資源查詢和路由維護(hù)兩個方面的性能。在仿真平臺，使用IP+Port組合代表設(shè)備節(jié)點，路由跳數(shù)由系統(tǒng)的路由轉(zhuǎn)發(fā)日志計數(shù)。圖4-7和4-8分別對比了IM-Chord算法和傳統(tǒng)Chord算法在資源定位和路由維護(hù)過程中的平均跳數(shù)。圖4-7資源定位的跳數(shù)對比Figure4-7Comparisonofresourcepositioninghops通過圖4-7可以看出，IM-Chord算法和傳統(tǒng)Chord算法在資源定位的跳數(shù)對比上沒有太大差別，由于該算法是在針對礦山設(shè)備節(jié)點不斷運動以及頻繁維護(hù)的背景下提出的，所以資源查詢的優(yōu)勢相對不太明顯。

4基于分布式查詢的多機(jī)協(xié)作機(jī)制研究45圖4-8路由維護(hù)跳數(shù)對比Figure4-8Comparisonofresourcepositioninghops由圖4-8的路由維護(hù)對比圖可以看出，當(dāng)節(jié)點數(shù)目較少時，IM-Chord算法的平均跳數(shù)略高于傳統(tǒng)算法，這是由于改進(jìn)后的算法比傳統(tǒng)算法多了詢問歷史路由信息這一過程，IM-Chord算法需要針對歷史的節(jié)點路由信息進(jìn)行查詢和相應(yīng)的維護(hù)，之后在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步進(jìn)行節(jié)點的路由維護(hù)。但當(dāng)節(jié)點較多時，IM-Chord算法可以顯著提高路由維護(hù)效率。實驗表明，IM-Chord算法雖然在資源查詢上沒有顯著的優(yōu)化結(jié)果，但在路由一致性維護(hù)上，在節(jié)點數(shù)目相對較多時具有一定的優(yōu)化和提高，加快了路由維護(hù)過程。礦山設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中，每個設(shè)備節(jié)點的運動都具有一定的規(guī)律性，而且設(shè)備故障也會帶來通信的不穩(wěn)定，該算法可以使設(shè)備節(jié)點通過有規(guī)律的加入或退出形成一個相對穩(wěn)定的邊緣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以保證設(shè)備網(wǎng)絡(luò)一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。4.5本章小結(jié)(Summary)本章首先從礦山物聯(lián)網(wǎng)的信息處理方式上入手提出基于分布式查詢的多機(jī)協(xié)作框架，該框架在實際應(yīng)用中有兩個顯著優(yōu)勢。其一，將生產(chǎn)過程中的信息處理放在礦山邊緣網(wǎng)絡(luò)，打破了傳統(tǒng)的依賴“分散監(jiān)控、集中計算”的信息處理范式。礦山生產(chǎn)活動具有較高的移動性、實時性要求，傳統(tǒng)的云計算模式會導(dǎo)致設(shè)備之間不能及時反饋，不適用于無人化的設(shè)備互操作系統(tǒng)。其二，設(shè)備節(jié)點之間的通信方式借鑒了混合型P2P結(jié)構(gòu)，去中心化的系統(tǒng)能夠保證信息傳輸?shù)膶崟r性。邊緣節(jié)點作為P2P系統(tǒng)中的超級節(jié)點，每個邊緣節(jié)點周圍連接幾個礦山設(shè)備組成一個簇，邊緣節(jié)點組成的骨干網(wǎng)絡(luò)采用Chord模型實現(xiàn)節(jié)點之間的通信，傳統(tǒng)的Chord算法在進(jìn)行節(jié)點維護(hù)時具有較高的復(fù)雜度，本章在傳統(tǒng)chord算法的基礎(chǔ)上提出了IM-Chord算法。IM-Chord算法在設(shè)備

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3123189