基于无线Mesh网络的煤矿环境多参数监测系统研究
发布时间：2022-08-29 19:39
我国煤矿地质构造比较复杂,以地下开采为主,自然灾害较为严重,因此安全一直是煤矿生产的基础。煤矿安全监测系统在煤矿安全生产过程中发挥着巨大的作用,其中煤矿井下环境参数监测系统是其重要的组成部分。现有的煤矿井下环境监测系统大多数还使用以模拟信号（频率信号和电流信号）为主的有线通信网络,采集节点采集参数单一。此类监测系统的实施受限于通信电缆的布局,使用十几条到几十条不等的通信电缆不仅成为矿井中新的安全隐患,而且极有可能在井下恶劣的工作环境中发生故障。本文根据煤矿井下环境参数监测的实际需求,设计了适应隧道环境的无线Mesh网络协议和矿用环境多参数监测系统。使用无线Mesh网络代替有线网络使采集节点安装不受电缆局限,安装和调试更加方便;使用多参数环境采集节点,减少了采集节点使用数量的同时增加了系统的采集参数种类。从数据传输方式和数据多样性两个方面优化现有的煤矿井下环境参数监测系统。系统通过井下工业环网将采集到环境参数数据传至地面服务器,服务器处理和储存这些数据并且提供前端网页展示和初步的灾害预警功能。样机测试结果表明本系统方案可以满足煤矿环境多参数监测系统功能的要求,证明了本系统方案的可行性。该...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外的研究进展
1.2.1 煤矿井下环境监测技术国内外研究现状
1.2.2 无线传感器网络国内外研究现状
1.2.3 我国煤矿井下无线网络现状
1.3 本文的主要研究内容及目标
1.4 本文的研究方案及技术路线
1.4.1 研究方法
1.4.2 技术路线
1.5 论文章节安排
2 系统总体方案设计
2.1 系统通信方案
2.1.1 煤矿井下巷道无线通信要求
2.1.2 无线MESH网络简介
2.2 监测参数选择
2.3 系统功能要求
2.4 系统结构方案
2.5 本章小结
3 无线MICRO-MESH网络协议设计
3.1 无线MESH路由协议
3.1.1 DSDV路由协议
3.1.2 OLSR路由协议
3.2 无线MICRO-MESH网络协议设计
3.2.1 无线MICRO-MESH路由协议层
3.2.2 无线MICRO-MESH数据链路层
3.2.3 无线MICRO-MESH网络数据结构
3.3 本章小结
4 系统硬件设计
4.1 传感器选型
4.2 采集节点结构
4.2.1 处理器选择
4.2.2 传感器驱动电路设计
4.2.3 外围电路设计
4.3 基站结构及电路
4.4 无线传输模块设计
4.5 本章小结
5 数据处理及系统软件设计
5.1 气体采集数据处理
5.2 采集节点软件设计
5.2.1 操作菜单
5.2.2 通信协议
5.3 基站软件设计
5.3.1 数据库结构
5.3.2 TCP通信协议
5.4 本章小结
6 样机测试与实验
6.1 监测系统测试
6.1.1 基站硬件测试
6.1.2 基站软件测试
6.1.3 采集节点硬件测试
6.1.4 采集节点软件测试
6.1.5 采集节点数据采集性能测试
6.2 无线MICRO-MESH网络性能测试
6.3 本章小结
7 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 展望
致谢
参考文献
攻读工程硕士期间发表的论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]电化学传感器在环境检测中的应用研究[J]. 刘立红,车文实,孙晶,陈丽华,代立梅,杨柳,朱道玉. 科技创新与应用. 2017(01)
[2]温度对电化学NH3气传感器影响研究[J]. 李世伟,金贵新,陈彬,梁姬君. 现代计算机(专业版). 2016(28)
[3]Network Coding-Aware Routing Protocol in Wireless Mesh Networks[J]. Yan Gu,Han Han,Xujie Li,Jie Guo. Tsinghua Science and Technology. 2015(01)
[4]基于OLSR协议的最小MPR集选择算法[J]. 刘杰,王玲,王杉,冯微,李文. 计算机应用. 2015(02)
[5]Load Balanced Coding Aware Multipath Routing for Wireless Mesh Networks[J]. SHAO Xing,WANG Ruchuan,HUANG Haiping,SUN Lijuan. Chinese Journal of Electronics. 2015(01)
[6]A Secure and Reliable Routing Protocol for Wireless Mesh Networks[J]. 黄仁俊,萧宇凯. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2014(04)
[7]煤矿微型无线多参数传感器的研究与设计[J]. 王峰,籍锦程,聂百胜. 中国煤炭. 2014(07)
[8]基于LMP91000的电化学传感器调理电路设计[J]. 许剑锋,芦静,郝欢,刘延飞. 传感器世界. 2014(02)
[9]煤矿井下无线传感器网络国内外研究进展[J]. 谢今. 绵阳师范学院学报. 2013(11)
[10]基于STM32的矿用电化学一氧化碳传感器的设计[J]. 方长青,叶桦,尤卫卫. 信息技术与信息化. 2013(05)
博士论文
[1]基于物联网的煤矿井下监测网络平台关键技术研究[D]. 刘瑞祥.中国矿业大学（北京） 2015
[2]基于无线传感网络的井下人员定位和瓦斯监测关键技术研究[D]. 赵正杰.中北大学 2013
[3]无线Mesh网路由与调度联合优化算法研究[D]. 罗茂松.华南理工大学 2013
[4]工业无线mesh网络若干技术的研究[D]. 左芸.华东理工大学 2013
[5]无线Mesh网络路径选择协议和信道分配方案的研究与改进[D]. 金冬成.吉林大学 2012
[6]无线Mesh网络路由协议体系研究[D]. 姬文江.西安电子科技大学 2013
硕士论文
[1]基于无线Mesh网络井下环境监控系统的设计与实现[D]. 陈慧鹏.北京交通大学 2016
[2]矿用自校准多参数传感器的研究[D]. 于微微.东华理工大学 2015
[3]井下Mesh网络环境多参数监测预警系统的设计与实现[D]. 赵蓓明.北京交通大学 2015
[4]无线Mesh网络中的机会路由算法研究[D]. 付永涛.电子科技大学 2015
[5]多射频多信道无线Mesh网络中信道分配与路由算法的研究[D]. 余飞龙.电子科技大学 2015
[6]基于无线自组网探测的研究与实现[D]. 韦邦跃.安徽大学 2015
[7]矿用无线多参数传感器设计的研究与实现[D]. 籍锦程.太原理工大学 2015
[8]无线Mesh网络多径路由算法的研究与应用[D]. 谢忠明.苏州大学 2015
[9]基于Si4432无线自组网的设计与实现[D]. 陈恩.河北工业大学 2015
[10]无线Mesh网络的多信道多路径路由协议研究[D]. 周春月.西安电子科技大学 2014
本文编号：3678893
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外的研究进展
1.2.1 煤矿井下环境监测技术国内外研究现状
1.2.2 无线传感器网络国内外研究现状
1.2.3 我国煤矿井下无线网络现状
1.3 本文的主要研究内容及目标
1.4 本文的研究方案及技术路线
1.4.1 研究方法
1.4.2 技术路线
1.5 论文章节安排
2 系统总体方案设计
2.1 系统通信方案
2.1.1 煤矿井下巷道无线通信要求
2.1.2 无线MESH网络简介
2.2 监测参数选择
2.3 系统功能要求
2.4 系统结构方案
2.5 本章小结
3 无线MICRO-MESH网络协议设计
3.1 无线MESH路由协议
3.1.1 DSDV路由协议
3.1.2 OLSR路由协议
3.2 无线MICRO-MESH网络协议设计
3.2.1 无线MICRO-MESH路由协议层
3.2.2 无线MICRO-MESH数据链路层
3.2.3 无线MICRO-MESH网络数据结构
3.3 本章小结
4 系统硬件设计
4.1 传感器选型
4.2 采集节点结构
4.2.1 处理器选择
4.2.2 传感器驱动电路设计
4.2.3 外围电路设计
4.3 基站结构及电路
4.4 无线传输模块设计
4.5 本章小结
5 数据处理及系统软件设计
5.1 气体采集数据处理
5.2 采集节点软件设计
5.2.1 操作菜单
5.2.2 通信协议
5.3 基站软件设计
5.3.1 数据库结构
5.3.2 TCP通信协议
5.4 本章小结
6 样机测试与实验
6.1 监测系统测试
6.1.1 基站硬件测试
6.1.2 基站软件测试
6.1.3 采集节点硬件测试
6.1.4 采集节点软件测试
6.1.5 采集节点数据采集性能测试
6.2 无线MICRO-MESH网络性能测试
6.3 本章小结
7 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 展望
致谢
参考文献
攻读工程硕士期间发表的论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]电化学传感器在环境检测中的应用研究[J]. 刘立红,车文实,孙晶,陈丽华,代立梅,杨柳,朱道玉. 科技创新与应用. 2017(01)
[2]温度对电化学NH3气传感器影响研究[J]. 李世伟,金贵新,陈彬,梁姬君. 现代计算机(专业版). 2016(28)
[3]Network Coding-Aware Routing Protocol in Wireless Mesh Networks[J]. Yan Gu,Han Han,Xujie Li,Jie Guo. Tsinghua Science and Technology. 2015(01)
[4]基于OLSR协议的最小MPR集选择算法[J]. 刘杰,王玲,王杉,冯微,李文. 计算机应用. 2015(02)
[5]Load Balanced Coding Aware Multipath Routing for Wireless Mesh Networks[J]. SHAO Xing,WANG Ruchuan,HUANG Haiping,SUN Lijuan. Chinese Journal of Electronics. 2015(01)
[6]A Secure and Reliable Routing Protocol for Wireless Mesh Networks[J]. 黄仁俊,萧宇凯. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2014(04)
[7]煤矿微型无线多参数传感器的研究与设计[J]. 王峰,籍锦程,聂百胜. 中国煤炭. 2014(07)
[8]基于LMP91000的电化学传感器调理电路设计[J]. 许剑锋,芦静,郝欢,刘延飞. 传感器世界. 2014(02)
[9]煤矿井下无线传感器网络国内外研究进展[J]. 谢今. 绵阳师范学院学报. 2013(11)
[10]基于STM32的矿用电化学一氧化碳传感器的设计[J]. 方长青,叶桦,尤卫卫. 信息技术与信息化. 2013(05)
博士论文
[1]基于物联网的煤矿井下监测网络平台关键技术研究[D]. 刘瑞祥.中国矿业大学（北京） 2015
[2]基于无线传感网络的井下人员定位和瓦斯监测关键技术研究[D]. 赵正杰.中北大学 2013
[3]无线Mesh网路由与调度联合优化算法研究[D]. 罗茂松.华南理工大学 2013
[4]工业无线mesh网络若干技术的研究[D]. 左芸.华东理工大学 2013
[5]无线Mesh网络路径选择协议和信道分配方案的研究与改进[D]. 金冬成.吉林大学 2012
[6]无线Mesh网络路由协议体系研究[D]. 姬文江.西安电子科技大学 2013
硕士论文
[1]基于无线Mesh网络井下环境监控系统的设计与实现[D]. 陈慧鹏.北京交通大学 2016
[2]矿用自校准多参数传感器的研究[D]. 于微微.东华理工大学 2015
[3]井下Mesh网络环境多参数监测预警系统的设计与实现[D]. 赵蓓明.北京交通大学 2015
[4]无线Mesh网络中的机会路由算法研究[D]. 付永涛.电子科技大学 2015
[5]多射频多信道无线Mesh网络中信道分配与路由算法的研究[D]. 余飞龙.电子科技大学 2015
[6]基于无线自组网探测的研究与实现[D]. 韦邦跃.安徽大学 2015
[7]矿用无线多参数传感器设计的研究与实现[D]. 籍锦程.太原理工大学 2015
[8]无线Mesh网络多径路由算法的研究与应用[D]. 谢忠明.苏州大学 2015
[9]基于Si4432无线自组网的设计与实现[D]. 陈恩.河北工业大学 2015
[10]无线Mesh网络的多信道多路径路由协议研究[D]. 周春月.西安电子科技大学 2014
本文编号：3678893
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3678893.html
