基于无线异构网络的矿下定位系统设计
本文选题:无线传感器网络 + 异构网络 ; 参考:《燕山大学》2015年硕士论文
【摘要】:近年来,由于井下事故所带来的巨大的人员伤亡、机械故障以及生产延迟,给企业带来了巨大的经济损失,因此井下作业人员的安全问题引起了人们越来越多的关注。在出现事故时,精确的定位系统能极大的缩短救援时间。设计一套精确、低功耗的井下地位系统对于改善生产安全和提高效率是大有裨益的。单纯的工业无线网络成本高,缺乏大容量、实时的通信,有线-无线异构网络则可以弥补这些缺陷,可将多种信息传感设备和智能化的数据管理系统有效的结合起来,本文在无线异构网络的基础上,提出了一套具有低功耗特性的矿下定位系统。对矿下定位系统的研究主要集中在两方面:一方面针对煤矿井下特殊的环境情况,提出一种低功耗并且高精准度的混合定位算法。另一方面对系统后台软件的设计与研发,系统使用C/S架构,开发环境是VS2010,开发语言为C#。本文提出的低功耗的混合定位算法包括基于加速度传感器的计步算法、无线节点发送功率控制算法和自适应包调度算法。由于矿下移动节点是电池供电,基准节点是干线供电,所以移动节点的能耗必须尽可能的小,混合定位算法在数据采集端利用了加速度传感器功耗低的优势,将惯性传感器与矿下定位结合起来,将测量移动节点的加速度值转换为距离值,最终确定佩戴移动节点的矿工的具体位置信息,这种方法相比于传统的区域定位方法在准确度上有明显的提升,能实时的传送矿下人员的精准位置信息。在无线移动节点与无线基准节点通信的过程中采用了功率控制算法和自适应包调度算法,使矿下定位系统移动节点在能耗方面得到了进一步优化。本文介绍了矿下定位系统的总体设计方案,将地理信息系统应用到矿下定位后台系统之中,将矿下人员位置信息数据和井下巷道信息数据相结合,综合分析与管理,完成了地面信息管理中心控制软件的设计与实现。使系统具有智能化和集成化的特点,符合矿下定位系统的发展趋势。
[Abstract]:In recent years, due to the huge casualties caused by underground accidents, mechanical failures and production delays, enterprises have brought huge economic losses, so people pay more and more attention to the safety of underground workers.In the event of an accident, the accurate positioning system can greatly reduce the rescue time.The design of an accurate, low-power downhole position system is helpful to improve production safety and efficiency.Simple industrial wireless networks have high cost, lack of large capacity, real-time communication, wireline-wireless heterogeneous networks can make up for these shortcomings, can effectively combine a variety of information sensing equipment and intelligent data management system.Based on the wireless heterogeneous network, this paper presents a low power consumption location system.The research of underground positioning system is mainly focused on two aspects: on the one hand, a low power consumption and high precision hybrid localization algorithm is proposed for the special environment of coal mine.On the other hand, the design and development of the system background software, the system uses C / S architecture, the development environment is VS2010, the development language is #C.The low-power hybrid localization algorithm proposed in this paper includes a stepping algorithm based on acceleration sensor, a wireless node sending power control algorithm and an adaptive packet scheduling algorithm.Because the mobile node under mine is powered by battery and the reference node is supplied by trunk line, the energy consumption of mobile node must be as small as possible. The hybrid localization algorithm takes advantage of the low power consumption of accelerometer in the data acquisition end.Combining the inertial sensor with the positioning under the mine, the acceleration value of the measuring moving node is converted into the distance value, and the specific position information of the miner wearing the moving node is finally determined.Compared with the traditional method, the accuracy of this method is improved obviously, and the accurate location information can be transmitted in real time.In the process of communication between wireless mobile node and wireless reference node, power control algorithm and adaptive packet scheduling algorithm are adopted, which makes the mobile node of mine positioning system get further optimization in energy consumption.This paper introduces the overall design scheme of the underground positioning system, applies GIS to the underground positioning background system, combines the information data of the personnel's position under the mine with the information data of underground roadway, and analyzes and manages the system synthetically.The design and implementation of control software for ground information management center are completed.The system has the characteristics of intelligence and integration, which is in line with the development trend of underground positioning system.
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TD67;TP212.9;TN929.5
【参考文献】
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,本文编号:1731619
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