雙路徑煤礦環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、我國的煤炭儲量十分豐富，煤炭在我國能源體系中占有很重的地位。但是我國煤礦自然條件復(fù)雜，現(xiàn)有的煤礦環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)不足以保證煤礦的安全生產(chǎn)。煤礦監(jiān)測系統(tǒng)的落后在數(shù)據(jù)采集上表現(xiàn)在監(jiān)測參數(shù)單一，在傳輸方式上表現(xiàn)在有線傳輸方式布網(wǎng)不靈活，網(wǎng)絡(luò)維護開銷大。在有線監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進一步融合基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，構(gòu)成煤礦安全監(jiān)測無線與綜合信息系統(tǒng)，將極大地提高煤礦環(huán)境監(jiān)測與預(yù)警水平。正是在這種背景下，本文提出一種適合于煤礦環(huán)境監(jiān)測的雙路徑煤

2、礦環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。 該網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括協(xié)調(diào)器、主路由器、輔助路由器和端節(jié)點。協(xié)調(diào)器負責建網(wǎng)和對全網(wǎng)的管理；主路由器負責維護主通信路徑，輔助路由器負責維護備用通信路徑，這就在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；每個端節(jié)點可以監(jiān)測多種環(huán)境參數(shù)，為煤礦的安全生產(chǎn)提供更加全面的保障。為了完成網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測功能，根據(jù)無線傳感器節(jié)點的通用結(jié)構(gòu)設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件，并在ZigBee協(xié)議的基礎(chǔ)上開發(fā)了節(jié)點的通信軟件。 為了保證

3、網(wǎng)絡(luò)拓撲順利建立分別針對協(xié)調(diào)器建網(wǎng)、主路由器入網(wǎng)、輔助路由器入網(wǎng)和端節(jié)點入網(wǎng)4個過程進行了軟件實現(xiàn)，并且提出了網(wǎng)絡(luò)地址分配算法。針對節(jié)點離開和新節(jié)點加入兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變動的情況提出了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)維護措施。為了盡可能降低網(wǎng)絡(luò)的能耗，為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點設(shè)計了能耗依次降低的工作、偵聽和睡眠三種狀態(tài)。 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集與傳輸采用周期巡檢或者中斷喚醒的方式，為了滿足多參數(shù)的監(jiān)測需求對硬件進行了合理的配置，設(shè)計了數(shù)據(jù)的存儲格式，以及數(shù)據(jù)傳輸中的路由機制

4、。為了保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性開發(fā)了基于數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)管理功能，并且結(jié)合協(xié)議和數(shù)據(jù)的融合方式分析了網(wǎng)絡(luò)的容量。 為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院途W(wǎng)絡(luò)運行的穩(wěn)定性，結(jié)合數(shù)據(jù)的傳輸過程設(shè)計了數(shù)據(jù)沖突避免方法和網(wǎng)絡(luò)的同步策略。 最后在實驗室環(huán)境下針對網(wǎng)絡(luò)拓撲建立、數(shù)據(jù)采集和傳輸以及網(wǎng)絡(luò)的管理功能進行了實驗，實驗結(jié)果表明網(wǎng)絡(luò)拓撲可以成功建立，數(shù)據(jù)能夠成功地采集和傳輸并且網(wǎng)絡(luò)能夠在數(shù)據(jù)傳輸過程中完成預(yù)期的網(wǎng)絡(luò)管理功能。這為以后把該網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于實際