基于WSN的无线矿压监测系统的研究与实现

发布时间：2017-05-22 19:25

  本文关键词：基于WSN的无线矿压监测系统的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，，我国矿井安全事故频发，尤以矿压事故最为频繁，不仅给国家和企业造成了巨大的经济损失，更严重威胁到矿井人员的生命安全。利用无线传感器网络进行矿井顶板压力监测和预警可以及时地掌握矿压动态，降低事故风险，同时又可以省去井下大量而繁琐的线缆铺设工作，具有较高的学术研究意义和工业应用价值。本文设计了一套基于WSN的无线矿压监测系统实现方案，同时对涉及到的一些关键技术做了重点研究。 首先，本文对井下数据采集节点和网关节点的软硬件平台进行了设计，包括硬件元器件的选择、原理图的结构设计、操作系统的移植以及软件开发环境的搭建；其次，研究了无线传感器网络路由技术，分析了经典路由协议LEACH的优势和不足，并结合矿井环境需要，提出了一种改进的路由协议LEACH-MMS，而且进行了能耗分析和仿真对比实验；接着，对本系统中用到的一项关键技术——WSN时间同步技术做了分析与研究，根据其对高精度、低功耗的双重需求，在原有TPSN算法的基础上进行改进，提出了一种能量高效的矿井WSN时间同步算法EETS，并进行了误差与能耗分析和仿真实验，以证明其可行性；最后，对无线矿压监测系统的功能进行了设计与实现，包括数据采集节点和网关节点的功能设计、无线射频数据格式制定、数据库关系表的创建以及前端人机交互系统的设计与实现。
【关键词】：无线传感器网络 矿压监测 路由协议 LEACH-MMS 时间同步 EETS
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD76
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目录6-8
• 图表清单8-10
• 缩略词10-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 研究背景与意义11
• 1.2 无线传感器网络的特点和关键技术11-14
• 1.2.1 无线传感器网络特点11-12
• 1.2.2 无线传感器网络关键技术12-14
• 1.3 主要研究内容14
• 1.4 章节安排14-16
• 第二章 系统软硬件平台设计16-27
• 2.1 系统整体结构设计16-17
• 2.2 数据采集节点平台设计17-22
• 2.2.1 硬件平台设计17-19
• 2.2.2 软件平台设计19-21
• 2.2.3 数据采集节点开发环境21-22
• 2.3 网关平台设计22-26
• 2.3.1 网关的功能22
• 2.3.2 硬件平台设计22-24
• 2.3.3 软件平台设计24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 矿井 WSN 路由协议的研究与改进27-37
• 3.1 WSN 路由协议特点及需求27-28
• 3.2 现有 WSN 路由协议研究28-30
• 3.2.1 路由协议分类28-29
• 3.2.2 LEACH 协议29-30
• 3.3 LEACH 协议在矿井环境下的改进30-35
• 3.3.1 LEACH-MMS 协议30-32
• 3.3.2 能耗分析32-34
• 3.3.3 仿真与实验分析34-35
• 3.4 本章小结35-37
• 第四章 矿井 WSN 时间同步算法的研究与改进37-47
• 4.1 时间同步必要性及需求分析37
• 4.2 现有 WSN 时间同步算法的研究37-40
• 4.2.1 WSN 时间同步算法分类37-38
• 4.2.2 典型的 WSN 时钟同步算法38-40
• 4.3 一种能量高效的矿井 TPSN 改进算法40-46
• 4.3.1 EETS 算法40-42
• 4.3.2 同步误差分析42-43
• 4.3.3 能耗分析43-45
• 4.3.4 仿真与实验分析45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 系统功能设计与实现47-59
• 5.1 数据采集节点功能设计与实现47-48
• 5.2 网关节点功能设计与实现48-52
• 5.2.1 数据通讯模块49-50
• 5.2.2 数据解析模块50-51
• 5.2.3 数据上传模块51-52
• 5.3 管理中心系统设计与实现52-58
• 5.3.1 数据库关系表设计53-55
• 5.3.2 前端交互系统设计与实现55-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第六章 总结与展望59-60
• 6.1 全文工作总结59
• 6.2 未来工作展望59-60
• 参考文献60-63
• 致谢63-64
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王越超;程良伦;;基于局部路由的中高速传感器网络同步算法研究[J];计算机科学;2012年07期

2 张擎;柴乔林;;基于簇头冗余的WSN不等规模分簇路由[J];计算机工程;2011年14期

3 李文锋;王汝传;孙力娟;;基于RBS的无线传感器网络时间同步算法[J];通信学报;2008年06期

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本文编号：386666