礦井安全生產(chǎn)直接影響人身安全以及經(jīng)濟(jì)效益,隨著信息技術(shù)與礦井作業(yè)管理之間的融合,研究及分析礦井定位系統(tǒng)精度問題、通信穩(wěn)定性等問題,對進(jìn)一步優(yōu)化礦井監(jiān)測系統(tǒng)的搭建及無線傳輸效果等方面有積極作用。基于此,以礦井環(huán)境特性以及監(jiān)測需求為應(yīng)用背景,研究礦井無線傳感網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及路由算法的應(yīng)用,設(shè)計(jì)礦井監(jiān)測系統(tǒng)軟硬件系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上,采用Matlab仿真軟件對提出的路由算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),并進(jìn)行對比分析;完成礦井無線傳感網(wǎng)絡(luò)軟硬件平臺設(shè)計(jì),確定傳感節(jié)點(diǎn)種類以及設(shè)備選型,設(shè)計(jì)傳感網(wǎng)絡(luò)測試平臺功能架構(gòu),并實(shí)施搭建工作,采用硬件和軟件進(jìn)行性能調(diào)試,檢驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)的可行性與功能的有效性。通過深入分析礦井檢測環(huán)境的基礎(chǔ)上,為滿足其傳感器功能、通信、報(bào)警救援等基本功能,考慮信息傳輸?shù)臅r(shí)效性和穩(wěn)定性,分析無線傳感節(jié)點(diǎn)通信方式和組網(wǎng)結(jié)構(gòu),應(yīng)用ZigBee技術(shù)構(gòu)建無線傳感網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)無線通信數(shù)據(jù)快速傳輸,滿足礦井信息化管理的實(shí)際需求。針對礦井下方結(jié)構(gòu)多為長方形或樹杈形結(jié)構(gòu),為更適合地下礦井的環(huán)境,提出基于樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由算法,并于經(jīng)典的LEACH算法和DEEC算進(jìn)行仿真對比,驗(yàn)證了本文所提出算法的精確性和有效性。從環(huán)... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：52 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

基于SPIN協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸流程

基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的礦井監(jiān)測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究18網(wǎng)絡(luò)的兩端連接到通信總線上，并利用環(huán)形結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸以及信息處理效果的綜合提升[33]。3.4系統(tǒng)電路硬件設(shè)計(jì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)下的礦井監(jiān)測系統(tǒng)搭建及完善，其側(cè)重點(diǎn)是從數(shù)據(jù)處理的角度，對數(shù)據(jù)資源傳輸、信息控制等方面進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而滿足礦井信息數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用的實(shí)際需求。在實(shí)現(xiàn)礦井監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理的過程中，需要結(jié)合電子信號以及通信傳輸控制，實(shí)現(xiàn)通信控制的有效性及準(zhǔn)確性提升。數(shù)據(jù)處理是以時(shí)鐘電路、復(fù)位電路以及濾波處理為中心，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理控制及分析的過程中，其電路設(shè)計(jì)如圖3.5所示：圖3.5數(shù)據(jù)處理模塊以及電路圖設(shè)計(jì)從原理圖上可以看出，這是一個(gè)32個(gè)數(shù)據(jù)通道，2個(gè)時(shí)鐘通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它將信號以LVDS電平輸出，至采集板，在經(jīng)過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)將差分信號送至FPGA，由FPGA控制數(shù)據(jù)的觸發(fā)判斷與存儲。主要實(shí)現(xiàn)定時(shí)采樣、狀態(tài)采樣、毛刺檢測、觸發(fā)識別及存儲控制。當(dāng)系統(tǒng)處于狀態(tài)采樣分析時(shí)，采樣時(shí)鐘使用外時(shí)鐘，外時(shí)鐘通過時(shí)鐘通道經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后送入FPGA作為系統(tǒng)工作時(shí)鐘。當(dāng)系統(tǒng)處于定時(shí)采樣分析時(shí)，采樣時(shí)鐘使用系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)鐘，該時(shí)鐘有FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)的時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。

轉(zhuǎn)換電路

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 喬鋼柱.蘭州理工大學(xué) 2012

碩士論文
[1]惡劣環(huán)境下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)存儲問題研究[D]. 易瓊.南京郵電大學(xué) 2016
[2]基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[D]. 許潔.電子科技大學(xué) 2013
[3]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由簇首選擇算法研究[D]. 李飛燕.長沙理工大學(xué) 2012
[4]面向?qū)崟r(shí)監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗路由算法研究[D]. 梁煥煥.重慶大學(xué) 2011
[5]礦壓監(jiān)測系統(tǒng)中無線傳感技術(shù)的研究[D]. 宋志忍.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2011
[6]煤礦安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 鄧明星.江西師范大學(xué) 2010



本文編號：3585909