煤礦環(huán)境層次型多參數(shù)監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其互連的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、我國煤礦資源豐富，但是煤礦自然環(huán)境復(fù)雜，事故頻有發(fā)生?，F(xiàn)有的有線監(jiān)控系統(tǒng)很難靈活布網(wǎng)，實現(xiàn)對整個煤礦的完全監(jiān)測，在礦井中依然存在很多監(jiān)測盲區(qū)，而這些區(qū)域往往是發(fā)生事故的隱患所在。本文正是基于這種背景，提出了一種煤礦井下多參數(shù)層次型無線傳感器監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，作為有線監(jiān)控的補(bǔ)充，實現(xiàn)和有線監(jiān)控互連能夠大大的提高整個煤礦的監(jiān)測和預(yù)警水平。 根據(jù)煤礦井下環(huán)境的特點，本文設(shè)計了多參數(shù)層次型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的硬件結(jié)構(gòu)和路由機(jī)制。論述了網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng)過程

2、，主輔備份路由的形成，根據(jù)Zigbee協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)地址的分配規(guī)則，重新設(shè)計了一種適合于主輔備份路由機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)地址分配方法。實驗表明主輔備份路由機(jī)制在主路由器失效的情況下，輔助路由器可以成功使整個網(wǎng)絡(luò)可靠穩(wěn)定的運(yùn)行，從而提高了網(wǎng)絡(luò)在煤礦環(huán)境中的生存力。網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)收集主要采用周期巡檢和中斷喚醒兩種方式。中斷喚醒工作方式可以獨立工作，實現(xiàn)參數(shù)超限報警功能，也可以作為周期巡檢的補(bǔ)充，實現(xiàn)實時的監(jiān)測。同時本文設(shè)計了一種數(shù)據(jù)采集管理的機(jī)制以及基于簇的

3、時隙分配和網(wǎng)絡(luò)同步機(jī)制以提高數(shù)據(jù)收集的靈活性和可靠性。 為了提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性，本文設(shè)計了主輔備份路由的維護(hù)以及網(wǎng)絡(luò)故障的管理機(jī)制。對網(wǎng)絡(luò)路由機(jī)制的維護(hù)和管理就是保證整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，保證數(shù)據(jù)的正常傳輸。網(wǎng)絡(luò)故障管理提高了網(wǎng)絡(luò)的生存力，保持整個網(wǎng)絡(luò)可靠穩(wěn)定的運(yùn)行。 網(wǎng)絡(luò)采用modbus協(xié)議和煤礦井下有線監(jiān)控互連，實現(xiàn)信息交互，從而組成煤礦井下的監(jiān)測系統(tǒng)。本文還實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)關(guān)和WiMAX網(wǎng)絡(luò)的互連，