無線傳感網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network）是把大量的傳感器節(jié)點通過無線通信的方式自由進(jìn)行組織與結(jié)合形成的一種網(wǎng)絡(luò)形式。無線傳感網(wǎng)絡(luò)不僅可以解決傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)移動性差、易損壞的問題,還可以對傳感信息進(jìn)行及時有效的傳輸調(diào)度,因此無線傳感網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)部署和運用在運來越多的工業(yè)場景中,如煤礦井下的生產(chǎn)場景。煤礦井下的傳感信息種類繁多、數(shù)量龐大,當(dāng)前,多數(shù)的井下傳感信息依然通過有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸,有線網(wǎng)絡(luò)能夠較好的保證服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service）的需求,但是不能滿足煤礦開采空間動態(tài)性的需求,并且網(wǎng)絡(luò)極易受損,受損后的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量也會下降。將無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于煤礦的生產(chǎn)場景,如果能保證網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量,其移動性強、拓?fù)潇`活的特點會很好的匹配煤礦井下生產(chǎn)場景的需求。無線傳感網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量受到網(wǎng)絡(luò)傳輸調(diào)度過程的影響較大,目前傳輸調(diào)度過程的處理仍然存在很多不足,如服務(wù)對象的處理、服務(wù)優(yōu)先級的判定、調(diào)度方式的選擇。本文針對傳輸調(diào)度過程中存在的上述問題,將網(wǎng)絡(luò)中要處理的信息群體作為研究對象,利用相關(guān)算法對信息群體做出優(yōu)化處理,使得無線傳感網(wǎng)絡(luò)的中的信道、節(jié)點以及時隙能夠在信息傳... 

【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)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

煤礦井下現(xiàn)場圖

碩士學(xué)位論文4圖1-3工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)Figure1-3WSNforindustrialuse無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要基于兩大協(xié)議：IEEE802.15.4和Zigbee聯(lián)盟[19]。無線傳感網(wǎng)絡(luò)的底層標(biāo)準(zhǔn)沿用了IEEE802.15.4的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)部分，頂層部分則是沿用了Zigbee聯(lián)盟的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如圖1-4所示。IEEE802.15.4是一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它定義了低速率無線個域網(wǎng)(LR-WPAN)的協(xié)議，規(guī)定了LR-WPAN的物理層和媒體訪問控制，并由IEEE802.15工作組維護，該工作組在2003年定義了該標(biāo)準(zhǔn)[20]。另外，ZigBee的基礎(chǔ)也是IEEE802.15.4，每個規(guī)范通過開發(fā)IEEE802.15.4中未定義的上層進(jìn)一步擴展了標(biāo)準(zhǔn)。對于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和性能提升，也必須基于相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，如Chen等人基于IEEE802.15.4協(xié)議，并對協(xié)議中的超幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴展，將信道分為數(shù)據(jù)傳輸信道和控制信道，得到一種可以在網(wǎng)絡(luò)能耗和網(wǎng)絡(luò)壽命均有良好表現(xiàn)的多信道MAC結(jié)構(gòu)，提出一種新的MCMAC(MultiChannelMAC)協(xié)議[21]。改進(jìn)后的協(xié)議與IEEE802.15.4的對比如圖1-5所示。圖1-4IEEE802.15.4及ZigBee協(xié)議棧架構(gòu)Figure1-4IEEE802.15.4andZigBeeprotocolstackarchitecture應(yīng)用應(yīng)用接口網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層MAC層物理層物理層MAC子層高層用戶ZigBee聯(lián)盟IEEE802.15.4802.2LLCSSCS

1緒論7指標(biāo)對井下不同服務(wù)的影響，并且在網(wǎng)絡(luò)的不同層面(物理層、傳輸層、應(yīng)用層)提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。(5)災(zāi)害應(yīng)急能力。煤礦井下受到生產(chǎn)、爆破的影響會產(chǎn)生一系列的災(zāi)害，這些災(zāi)害種類多、影響大。在這種情況下，不僅要提高網(wǎng)絡(luò)的健壯性和抗毀性，網(wǎng)絡(luò)在災(zāi)害條件下的自愈能力和區(qū)域自持能力也應(yīng)當(dāng)?shù)玫教嵘@樣才能夠在災(zāi)后現(xiàn)場為救災(zāi)搶險、及時通信提供有力的支持。圖1-6煤礦網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)Figure1-6Networkstructureincoalmine除了上述的研究，考慮到煤礦井下環(huán)境的特殊性，許多專家學(xué)者也將網(wǎng)絡(luò)的部署視為煤礦井下網(wǎng)絡(luò)研究的重點。煤礦井下具有作業(yè)空間狹孝機械設(shè)備多、視覺環(huán)境差、溫度高的特點，這些特點也導(dǎo)致了礦井事故多發(fā)。而傳感網(wǎng)絡(luò)則可以及時將井下的傳感信息傳輸?shù)骄希苊狻靶畔⒐聧u”[26]現(xiàn)象的發(fā)生，從而減少煤礦事故的發(fā)生。因此，對煤礦井下進(jìn)行傳感網(wǎng)絡(luò)的部署，可以有效地加強煤礦的安全管理，風(fēng)險管控以及信息化平臺的建設(shè)。然而，由于煤礦井下場景的特殊性，網(wǎng)絡(luò)在部署的過程中還是面臨著一系列的問題：(1)煤礦的工作面隨著生產(chǎn)的不斷推進(jìn)而向前推進(jìn)，這使得傳感網(wǎng)絡(luò)的部署變得困難，網(wǎng)絡(luò)的部署周期一般較長。同時，在工作面不斷推進(jìn)的過程中，網(wǎng)絡(luò)容易受到損毀；(2)由于井下傳感信息眾多，如果想讓所有的信息都能及時被地面獲取，勢必會造成網(wǎng)絡(luò)的阻塞，影響網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)馁|(zhì)量；(3)煤礦井下用于生產(chǎn)的設(shè)備很多，其中一些設(shè)備具有噪聲大，功率大，磁場強的特點。這些都會干擾信息在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸過程，影響地面接收信息的準(zhǔn)確性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3239702