無線傳感網絡（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行組織與結合形成的一種網絡形式。無線傳感網絡不僅可以解決傳統(tǒng)有線網絡移動性差、易損壞的問題,還可以對傳感信息進行及時有效的傳輸調度,因此無線傳感網絡已經部署和運用在運來越多的工業(yè)場景中,如煤礦井下的生產場景。煤礦井下的傳感信息種類繁多、數量龐大,當前,多數的井下傳感信息依然通過有線網絡進行傳輸,有線網絡能夠較好的保證服務質量（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,并且網絡極易受損,受損后的網絡服務質量也會下降。將無線傳感網絡應用于煤礦的生產場景,如果能保證網絡的服務質量,其移動性強、拓撲靈活的特點會很好的匹配煤礦井下生產場景的需求。無線傳感網絡的服務質量受到網絡傳輸調度過程的影響較大,目前傳輸調度過程的處理仍然存在很多不足,如服務對象的處理、服務優(yōu)先級的判定、調度方式的選擇。本文針對傳輸調度過程中存在的上述問題,將網絡中要處理的信息群體作為研究對象,利用相關算法對信息群體做出優(yōu)化處理,使得無線傳感網絡的中的信道、節(jié)點以及時隙能夠在信息傳... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

煤礦井下現(xiàn)場圖

碩士學位論文4圖1-3工業(yè)無線傳感網絡Figure1-3WSNforindustrialuse無線傳感器網絡的技術標準主要基于兩大協(xié)議：IEEE802.15.4和Zigbee聯(lián)盟[19]。無線傳感網絡的底層標準沿用了IEEE802.15.4的相關標準部分，頂層部分則是沿用了Zigbee聯(lián)盟的相關標準，如圖1-4所示。IEEE802.15.4是一種技術標準，它定義了低速率無線個域網(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年定義了該標準[20]。另外，ZigBee的基礎也是IEEE802.15.4，每個規(guī)范通過開發(fā)IEEE802.15.4中未定義的上層進一步擴展了標準。對于無線傳感網絡的優(yōu)化和性能提升，也必須基于相關協(xié)議標準，如Chen等人基于IEEE802.15.4協(xié)議，并對協(xié)議中的超幀結構進行擴展，將信道分為數據傳輸信道和控制信道，得到一種可以在網絡能耗和網絡壽命均有良好表現(xiàn)的多信道MAC結構，提出一種新的MCMAC(MultiChannelMAC)協(xié)議[21]。改進后的協(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Figure1-4IEEE802.15.4andZigBeeprotocolstackarchitecture應用應用接口網絡層數據鏈路層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指標對井下不同服務的影響，并且在網絡的不同層面(物理層、傳輸層、應用層)提出相應的改進方法。(5)災害應急能力。煤礦井下受到生產、爆破的影響會產生一系列的災害，這些災害種類多、影響大。在這種情況下，不僅要提高網絡的健壯性和抗毀性，網絡在災害條件下的自愈能力和區(qū)域自持能力也應當得到提升，這樣才能夠在災后現(xiàn)場為救災搶險、及時通信提供有力的支持。圖1-6煤礦網絡架構Figure1-6Networkstructureincoalmine除了上述的研究，考慮到煤礦井下環(huán)境的特殊性，許多專家學者也將網絡的部署視為煤礦井下網絡研究的重點。煤礦井下具有作業(yè)空間狹孝機械設備多、視覺環(huán)境差、溫度高的特點，這些特點也導致了礦井事故多發(fā)。而傳感網絡則可以及時將井下的傳感信息傳輸到井上，避免“信息孤島”[26]現(xiàn)象的發(fā)生，從而減少煤礦事故的發(fā)生。因此，對煤礦井下進行傳感網絡的部署，可以有效地加強煤礦的安全管理，風險管控以及信息化平臺的建設。然而，由于煤礦井下場景的特殊性，網絡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的不斷推進而向前推進，這使得傳感網絡的部署變得困難，網絡的部署周期一般較長。同時，在工作面不斷推進的過程中，網絡容易受到損毀；(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，勢必會造成網絡的阻塞，影響網絡傳輸的質量；(3)煤礦井下用于生產的設備很多，其中一些設備具有噪聲大，功率大，磁場強的特點。這些都會干擾信息在網絡中的傳輸過程，影響地面接收信息的準確性。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3239702