基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦井下環(huán)境監(jiān)測及人員定位系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、我國煤炭資源豐富，但是煤礦大多為地下開采，地質(zhì)條件復雜，生產(chǎn)條件惡劣，給煤礦安全生產(chǎn)帶來極大的威脅?，F(xiàn)有的井下有線監(jiān)控系統(tǒng)部署困難、擴展性差，很難全面監(jiān)測煤礦所有區(qū)域；現(xiàn)有的井下人員定位系統(tǒng)定位精確低、存在遺漏情況，很難及時掌握井下人員的分布情況。而環(huán)境監(jiān)測與人員定位對煤礦安全生產(chǎn)都具有重要意義?；谶@種背景，本論文采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計了集環(huán)境監(jiān)測及人員定位于一體的煤礦安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為支撐，采集煤礦井下多種環(huán)境

2、參數(shù)，定位井下人員，經(jīng)過匯聚后通過有線光纖骨干網(wǎng)絡(luò)傳輸至地面監(jiān)控調(diào)度中心。實現(xiàn)了環(huán)境信息的采集和工作人員的定位，提高了煤礦生產(chǎn)的安全性。
　　為了對煤礦環(huán)境進行全面有效的監(jiān)測，設(shè)計了周期巡檢和中斷預警兩種工作方式。提出了一種既能進行網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)聚合，又能滿足超限數(shù)據(jù)緊急處理的數(shù)據(jù)匯聚機制，并針對數(shù)據(jù)匯聚中可能出現(xiàn)的超時和超限等問題，分別采取了相應的應對措施。保證了煤礦環(huán)境信息的自動化采集與存儲。
　　在分析諸多無線定位算法的基礎(chǔ)

3、上，結(jié)合煤礦井下地形狹長、通信條件復雜等特點，提出了一種基于接收信號強度的加權(quán)質(zhì)心定位算法。該算法通過動態(tài)獲取路徑衰落指數(shù)，弱化信號衰減模型的作用，提高了定位精度。為避免同一區(qū)域內(nèi)多個移動節(jié)點同時定位可能造成的通信擁塞，提出了一種基于組團協(xié)議的沖突避免機制，提高了通信效率。
　　煤礦井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一旦部署，將長期處于工作狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可能會發(fā)生故障。為此，分別從網(wǎng)絡(luò)配置管理、拓撲管理、能量管理和故障管理等4個方面提出了一套完整

4、的網(wǎng)絡(luò)管理方案，以對網(wǎng)絡(luò)運行狀況進行監(jiān)測。為了完成井下數(shù)據(jù)的傳輸和利用以及網(wǎng)絡(luò)的方便管理，需要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與地面監(jiān)控調(diào)度中心進行通信，設(shè)計了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)關(guān)以實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與有線光纖骨干網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。
　　最后，為了測試提出的基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦井下環(huán)境監(jiān)測及人員定位系統(tǒng)的性能，在模擬真實煤礦井下的實驗室環(huán)境下進行了一系列試驗。試驗結(jié)果表明所提出的煤礦安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)運行狀況良好，實現(xiàn)了預期的功能；設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)管理方案能夠?qū)崟r