面向超深井筒监测的移动传感器网络节点系统研究
发布时间：2022-09-30 14:07
随着浅层固体矿物资源逐渐枯竭,超深井筒无疑会成为深部矿物资源开发的必然选择。超深井筒作为整个矿井的咽喉部位,其壁面应力应变状态、提升系统故障演变、附属设施（井架、罐道、排水管路等）结构变形情况都将成为保证煤炭生产提升环节安全可靠运行的关键因素。而现有的人工巡检、计划式过剩维修、目标不明确的欠维修明显效率低、经济成本高、难以精细监测,没有全局层面的系统性和连续性。同时,就井筒的监测技术而言,三维扫描、结构光传感器的发展为井筒变形监测提供了新的思路,然而如何实现对超深井筒的变形、附属结构及环境数据的全局了然,鲜有研究报道。本文针对以上问题,为实现超深井筒全局监测引入移动传感器网络,借助井筒视觉类监测的新思路,以不同于传统无线传感器节点的节点系统为研究对象,分别解决节点系统在井筒中移动、能量获取和网络部署的问题,为面向超深井筒的视觉类网络监测提供移动平台、能量供给参考和链状网络基础。本文的主要研究工作如下:1)设计并试制了节点系统移动模块——爬绳装置。结合超深井筒监测需求下的移动功能要求,研制了适应钢丝绳的节点系统垂直移动装置,对其关键部件进行了防爆校核和设计说明,完成了驱动电机调速实验,得...
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 相关技术国内外研究现状
1.3 论文主要研究内容
1.4 全文组织结构图
2 适应钢丝绳的监测传感器节点垂直移动装置
2.1 总体设计方案
2.2 行走驱动部分动力学分析
2.3 其他关键部件设计及分析
2.4 控制模块设计及调速实验
2.5 爬绳装置样机试制
2.6 本章小结
3 基于井筒风能获取的节点系统能量供给模块
3.1 能量供给可行性分析
3.2 井筒断面风速分布
3.3 微型叶轮流场特性数值模拟
3.4 多微型叶轮圆周布置流场分析
3.5 微型风力发电机发电特性实验
3.6 多微型风力发电机圆周布置发电特性实验
3.7 本章小结
4 移动传感器节点线型部署及协同修复策略
4.1 节点系统感知模型及移动区间定义
4.2 监测线路正常状态下巡检模式概述
4.3 节点系统均匀层次部署算法设计
4.4 节点系统故障状态下监测线路协同修复策略设计
4.5 线型部署及协同修复策略仿真分析
4.6 本章小结
5 总结与展望
5.1 论文工作总结
5.2 研究展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Voronoi网格传感网络近似最少连通覆盖值算法[J]. 邹赛,汪文勇. 西南师范大学学报(自然科学版). 2014(05)
[2]Chain-type wireless sensor network node scheduling strategy[J]. Guangzhu Chen,Qingchun Meng,Lei Zhang. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2014(02)
[3]矿井巷道WSNs等腰三角形节点覆盖模型[J]. 方旺盛,陈耀宇. 传感器与微系统. 2014(03)
[4]煤矿机器人研究现状与发展趋势[J]. 王国庆,许红盛,王恺睿. 煤炭科学技术. 2014(02)
[5]面向采煤机的全方向压电自俘能无线监测系统研究[J]. 张旭辉,姜俊英,同娟. 重型机械. 2014(01)
[6]基于梯度的无线传感器网络能耗分析及能量空洞避免机制[J]. 刘韬. 自动化学报. 2012(08)
[7]蛇形机器人桥梁缆索攀爬步态控制研究[J]. 魏武,孙洪超. 中国机械工程. 2012(10)
[8]传感器网络层级结构路径覆盖控制方法[J]. 底欣,张百海. 仪器仪表学报. 2011(11)
[9]履带式缆索机器人系统的研制[J]. 郑道友,欧长劲. 浙江工贸职业技术学院学报. 2011(03)
[10]一种线型无线传感器网络部署策略[J]. 田丰,王飞,刘华艳,孙恩岩,王传云. 传感技术学报. 2010(11)
博士论文
[1]无线传感器网络故障容错机制与算法研究[D]. 李洪兵.重庆大学 2014
[2]煤矿轮式移动机器人隔爆仓体与控制模式研究[D]. 周丹.中国矿业大学(北京) 2012
[3]面向窄长空间的无线传感器网络可靠性关键技术研究[D]. 周公博.中国矿业大学 2010
硕士论文
[1]超深井筒排水管路及其梁系的安全性能分析[D]. 马海君.河北工程大学 2016
[2]深井排水系统的优化设计[D]. 景娟红.河北工程大学 2015
[3]矿井提升机关键运行信息远程监测系统研究[D]. 朱欢.太原理工大学 2015
[4]井筒内壁成图系统关键技术研究[D]. 查剑林.中国矿业大学 2015
[5]面向提升机滚筒应力检测传感器节点的风致振动压电能量收集技术[D]. 黄玲花.中国矿业大学 2014
[6]煤矿井下探测与搜救机器人机械系统设计与研究[D]. 魏毅龙.中国矿业大学 2014
[7]无线可充电传感器节点开发与能量管理研究[D]. 李紫薇.浙江大学 2014
[8]基于室内光能和振动能的复合式能量采集微电源系统研究[D]. 刘鹏宇.重庆大学 2013
[9]无线传感器网络节点故障修复机制[D]. 关志丽.北京邮电大学 2011
[10]井筒保护煤柱开采设计与变形监测及数据处理[D]. 房华光.山东科技大学 2011
本文编号：3683691
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 相关技术国内外研究现状
1.3 论文主要研究内容
1.4 全文组织结构图
2 适应钢丝绳的监测传感器节点垂直移动装置
2.1 总体设计方案
2.2 行走驱动部分动力学分析
2.3 其他关键部件设计及分析
2.4 控制模块设计及调速实验
2.5 爬绳装置样机试制
2.6 本章小结
3 基于井筒风能获取的节点系统能量供给模块
3.1 能量供给可行性分析
3.2 井筒断面风速分布
3.3 微型叶轮流场特性数值模拟
3.4 多微型叶轮圆周布置流场分析
3.5 微型风力发电机发电特性实验
3.6 多微型风力发电机圆周布置发电特性实验
3.7 本章小结
4 移动传感器节点线型部署及协同修复策略
4.1 节点系统感知模型及移动区间定义
4.2 监测线路正常状态下巡检模式概述
4.3 节点系统均匀层次部署算法设计
4.4 节点系统故障状态下监测线路协同修复策略设计
4.5 线型部署及协同修复策略仿真分析
4.6 本章小结
5 总结与展望
5.1 论文工作总结
5.2 研究展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Voronoi网格传感网络近似最少连通覆盖值算法[J]. 邹赛,汪文勇. 西南师范大学学报(自然科学版). 2014(05)
[2]Chain-type wireless sensor network node scheduling strategy[J]. Guangzhu Chen,Qingchun Meng,Lei Zhang. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2014(02)
[3]矿井巷道WSNs等腰三角形节点覆盖模型[J]. 方旺盛,陈耀宇. 传感器与微系统. 2014(03)
[4]煤矿机器人研究现状与发展趋势[J]. 王国庆,许红盛,王恺睿. 煤炭科学技术. 2014(02)
[5]面向采煤机的全方向压电自俘能无线监测系统研究[J]. 张旭辉,姜俊英,同娟. 重型机械. 2014(01)
[6]基于梯度的无线传感器网络能耗分析及能量空洞避免机制[J]. 刘韬. 自动化学报. 2012(08)
[7]蛇形机器人桥梁缆索攀爬步态控制研究[J]. 魏武,孙洪超. 中国机械工程. 2012(10)
[8]传感器网络层级结构路径覆盖控制方法[J]. 底欣,张百海. 仪器仪表学报. 2011(11)
[9]履带式缆索机器人系统的研制[J]. 郑道友,欧长劲. 浙江工贸职业技术学院学报. 2011(03)
[10]一种线型无线传感器网络部署策略[J]. 田丰,王飞,刘华艳,孙恩岩,王传云. 传感技术学报. 2010(11)
博士论文
[1]无线传感器网络故障容错机制与算法研究[D]. 李洪兵.重庆大学 2014
[2]煤矿轮式移动机器人隔爆仓体与控制模式研究[D]. 周丹.中国矿业大学(北京) 2012
[3]面向窄长空间的无线传感器网络可靠性关键技术研究[D]. 周公博.中国矿业大学 2010
硕士论文
[1]超深井筒排水管路及其梁系的安全性能分析[D]. 马海君.河北工程大学 2016
[2]深井排水系统的优化设计[D]. 景娟红.河北工程大学 2015
[3]矿井提升机关键运行信息远程监测系统研究[D]. 朱欢.太原理工大学 2015
[4]井筒内壁成图系统关键技术研究[D]. 查剑林.中国矿业大学 2015
[5]面向提升机滚筒应力检测传感器节点的风致振动压电能量收集技术[D]. 黄玲花.中国矿业大学 2014
[6]煤矿井下探测与搜救机器人机械系统设计与研究[D]. 魏毅龙.中国矿业大学 2014
[7]无线可充电传感器节点开发与能量管理研究[D]. 李紫薇.浙江大学 2014
[8]基于室内光能和振动能的复合式能量采集微电源系统研究[D]. 刘鹏宇.重庆大学 2013
[9]无线传感器网络节点故障修复机制[D]. 关志丽.北京邮电大学 2011
[10]井筒保护煤柱开采设计与变形监测及数据处理[D]. 房华光.山东科技大学 2011
本文编号：3683691
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