我國政府相繼出臺了多種辦法和措施來保障煤礦井下安全生產(chǎn)和工作人員的生命安全。建設(shè)智慧礦山,實現(xiàn)煤礦井下無人值守、少人作業(yè)就是一個重要舉措。對煤礦井下物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)尤其是感知層和傳輸層的深入研究與應(yīng)用對于推進我國煤礦工業(yè)化與信息化深度融合、加快煤礦產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)更新和生產(chǎn)效率的提高,最終實現(xiàn)煤礦井下無人值守、少人作業(yè)這一發(fā)展目標(biāo)具有重要的意義。為實現(xiàn)這一發(fā)展目標(biāo),本文從煤礦井下環(huán)境和設(shè)備參數(shù)獲取和傳輸?shù)膶嶋H需求出發(fā),針對礦井環(huán)境和現(xiàn)有煤礦網(wǎng)絡(luò)感知層和網(wǎng)絡(luò)層特點,對煤礦井下機會感知網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究。提出了利用煤礦井下現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源和電機車、人員的移動,在不增加移動設(shè)備、少增加感知裝置的情況下,通過“有線固定節(jié)點+無線固定節(jié)點+無線移動節(jié)點”的方式構(gòu)建煤礦井下機會感知網(wǎng)絡(luò),從而對礦山人員、環(huán)境、設(shè)備進行全面感知,保證了煤礦環(huán)境及設(shè)備參數(shù)的實時傳輸和礦井上下實時動態(tài)響應(yīng)。主要研究成果如下:（1）設(shè)計了一種基于有線+無線固定節(jié)點+無線移動節(jié)點的煤礦井下機會感知網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)了對礦山人員、環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)信息的全面感知。（2）設(shè)計了煤礦井下物聯(lián)網(wǎng)的智慧感知層與異構(gòu)傳輸層。通過分級分類感控、協(xié)同感知... 

【文章來源】：安徽理工大學(xué)安徽省

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．２－１?Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｄａｔａ?ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ?ｉｎ?ｗｉｒｅｌｅｓｓ?ｓｅｎｓｏｒ?ｎｅｔｗｏｒｋｓ??

?２煤礦井下物聯(lián)網(wǎng)智慧感知層與異構(gòu)傳輸層設(shè)計???（１）無線傳感器監(jiān)控節(jié)點：監(jiān)測設(shè)備運行及狀態(tài)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)等，并監(jiān)控??設(shè)備運行。??（２）中繼節(jié)點：檢測和控制信息的轉(zhuǎn)發(fā)中繼。??（３）匯聚節(jié)點：傳感網(wǎng)和外網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，通過無線方式將各種信息及時傳送至??監(jiān)控中心。??煤礦井下無線感知網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖２－１所示。??網(wǎng)關(guān)??匯聚節(jié)點??無線傳感器節(jié)點?無線傳感器節(jié)點?…??溫度?瓦斯?jié)舛?…?風(fēng)壓??圖２－１無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．２－１?Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｄａｔａ?ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ?ｉｎ?ｗｉｒｅｌｅｓｓ?ｓｅｎｓｏｒ?ｎｅｔｗｏｒｋｓ??對煤礦井下設(shè)備的感知，不僅要實時掌握設(shè)備的運行狀況，還需要了解設(shè)備的??各類靜態(tài)參數(shù)，如安裝地點、使用狀況等等，以便對設(shè)備進行管理。通常使用大量??的ＲＦＩＤ電子標(biāo)簽來實現(xiàn)。ＲＦＩＤ標(biāo)簽與傳感器的融合模型如圖２－２所示，通過多??端口?ＲＡＭ實現(xiàn)傳感器與ＲＦＩＤ的信息融合。??，?｜可編程?????１?計時器＼??—？傳感器?１??？?Ａ／Ｄ??—？傳感器?２??？?Ａ／Ｄ??ＲＦＩＤ?標(biāo)簽??￣￣？傳感器ｎ??？?Ａ／Ｄ?＇?多功能／??????｜微處ｌｉ器??圖２－２?ＲＦＩＤ標(biāo)簽與傳感器的融合模型??Ｆｉｇ．２－２?Ｆｕｓｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＲＰＩＤ?ｔａｇｓ?ａｎｄ?ｓｅｎｓｏｒｓ??另外為實現(xiàn)煤礦井下全方位實施監(jiān)控，作為一種可視化手段，在礦井關(guān)鍵場所??和適當(dāng)位置安裝防爆攝像頭，實時監(jiān)控煤礦井下環(huán)境狀況和設(shè)備運行狀況，這些防??－１９?－??

?安徽理工大學(xué)博士學(xué)位論文???節(jié)點采用Ｍｅｓｈ網(wǎng)絡(luò)連接，每一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點都可選擇直接通過有線通道連接煤礦的??地面控制臺，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)既增大了網(wǎng)絡(luò)效率，也大大提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。??煤礦井下異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合網(wǎng)關(guān)接收終端節(jié)點采集的各種設(shè)備狀態(tài)信息、環(huán)境信??息、人員信息等，并通過工業(yè)以太網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)到煤礦地面生產(chǎn)指揮監(jiān)控中心，地面監(jiān)控??中心通過該異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下達監(jiān)控命令控制煤礦井下設(shè)備工作。煤礦井下基于千兆光??纖工業(yè)以太網(wǎng)的監(jiān)測監(jiān)控主干網(wǎng)絡(luò)，提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化的接入接口。煤礦井下的異構(gòu)??融合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖２－３所示。??ｒｉ．．．?ｕ?Ｖ??」?Ｉ?（：丄一：二：＾?以太網(wǎng)??井下???＾?１業(yè)以太環(huán)網(wǎng)＾換機??聲」?ｈ、、夂」』??ｖ〇?Ｉ?：．．．．．（ｆ?Ａ?Ａ?ｖ?￥??七?Ｉ?＿?電＿?Ａ?．１?＆??圖２－３煤礦井下異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．２－３?Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ?ｆｕｓｉｏｎ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｉｎ?ｃｏａｌ?ｍｉｎｅ??煤礦井下的有線和無線異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，主要特點如下：??（１）有線光纖傳輸與無線電磁波傳輸物理層的異構(gòu)性；??（２）通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)控制機理的不同；??（３）單跳式、多跳式、分布式協(xié)同控制等組網(wǎng)方式的多樣性和異構(gòu)性；??（４）信息傳輸業(yè)務(wù)的異構(gòu)性。??煤礦井下異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合通過異構(gòu)融合網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)。異構(gòu)融合網(wǎng)關(guān)具有多種網(wǎng)??絡(luò)通信制式，其他單一通信制式的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，通過連接異構(gòu)融合網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)將??信息傳輸?shù)骄哂衅渌ㄐ胖剖降墓?jié)點，從而實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合�？芍�，異構(gòu)融合??－２２?－??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3495462