基于无线Mesh网络井下环境监控系统的设计与实现

发布时间：2020-07-28 09:36

【摘要】：近年来,国内煤矿事故发生越来越频繁。煤矿事故多数发生于地下煤矿,旦事故发生,煤矿原有的通信系统将可能失效,这将极大地阻碍矿难发生后井下的救援工作。目前,我国井下应急救灾通信设备仅能提供语音或简单数据信息,无法全面反映灾害区域的实际情况。本文正是基于这样的背景,依托于国家科技支撑计划课题“基于Mesh网络井下可视化无线救灾通讯技术与装备”(2013BAK06803),提出建立一套有效、可靠的井下无线应急救灾通信系统,并完成了其中的环境监控系统的开发设计。根据环境监控系统的网络需求,本文设计了井下应急救灾无线Mesh网络。描述了无线Mesh网络的基本现状,选择无线Mesh网络为最适合的井下无线应急救灾通信网络。在此基础上,对无线Mesh网络的网络结构和网络设备也进行了测试和分析,最终选择最合适的网络结构和网络设备。根据环境监控系统软件的详细开发需求,利用VC++6.0开发工具使用C++语言开发了环境监控系统软件,对软件中的各部分模块进行了详细介绍。煤矿井下环境监控系统是在实验室已有的环境探测器终端的基础上,实验室独立自出地开发了拥有诸多功能的环境监控系统软件。该系统在结构上分为串口通信模块、主窗口模块、定位故障节点模块以及预警模块。串口通信模块主要负责与井下环境探测器之间的串口通信,以及对获取后的气体数据抽离、进制转换处理。主窗口模块一方面对接收的气体数据进行可视化,同时将八种气体数据实时动态显示；另一方面,由于控制台主机硬盘大小限制,周期性将数据上传至远程服务器。定位故障节点模块主要用于在实际应急场景或测试中快速定位出现故障的无线Mesh节点。预警模块实现的是提前3秒钟预测井下环境参数的值以及预警处理,进而为救援人员争取更多的宝贵时间。在本文的最后,对煤矿井下应急救灾“一体化”软件平台所基于的无线Mesh网络进行了网络综合性能测试以及环境监控系统性能综合测试。无线Mesh网络的网络综合测试选择在北京大运河森林公园,通过对网络的带宽、传输时延以及场强等网络性能指标进行测试和统计分析。环境监控系统性能测试地点选择在北京交通大学校园内,测试主要内容为环境监控系统的各个模块的性能测试。以上各部分共同完成了环境监控系统的设计与实现。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD76;TN929.5

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