基于无线传感器网络的矿井巷道围岩位移量监测系统研究

发布时间：2017-12-02 03:03

  本文关键词：基于无线传感器网络的矿井巷道围岩位移量监测系统研究

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【摘要】：随着经济的不断发展，人类对能源的需求与日俱增，作为三大支柱能源之一的煤炭目前在我国还处于主导地位。煤炭开采安全问题一直制约着我国煤炭工业的发展，冒顶死亡事故居高不下。井下监测设备落后、设备信息传输线容易腐蚀和老化、设备扩展性差也是这一事故的间接原因。本文针对这些问题并结合矿井巷道的特点，设计了基于无线传感器网络的矿井巷道围岩位移量监测系统，并研究了系统传感器节点在巷道的部署以及系统监测数据无线传输路由协议。 本文从位移量传感器、传感器节点、监控分站到上位机完成了整个位移量监测系统的硬件电路设计和软件路由协议设计。根据电位器原理设计了位移量传感器，使用低功耗处理器MSP430设计了传感器节点，使用高性能处理器LPC1758完成监控分站的设计，采用低功耗CC1100为核心芯片的无线传输模块。提出了一种增加非均匀中继节点的传感器节点部署方案，并通过MATLAB进行了仿真验证，能有效缓解矿井巷道带状无线传感器网络能量消耗不均的问题。针对本系统节点部署方案提出了GECNP路由协议，采用等距离划分梯度、按梯度成簇的思想并在簇首选举中引入节点剩余能量，大大缩短了成簇时间并提高了簇内节点能耗均衡；采用簇内单跳和簇间多跳的数据传输方式，簇内单跳减少簇内节点能量损耗，，簇间多跳使用冗余技术增加了数据传输的可靠性。通过MATLAB将GECNP路由协议与LEACH-I、LREMC进行仿真比较，验证了GECNP路由协议在降低网络能耗和均衡网路能量的优越性。 本文最后搭建模拟平台并完成整个系统联机调试，从能耗、通信、位移量精度以及报警几个方面对系统进行了性能测试。通过测试数据验证了本系统的有效性和稳定性。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD76

【参考文献】

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本文编号：1243378