基于无线传感网络的矿井监测系统关键技术研究
发布时间：2022-01-13 02:43
矿井安全生产直接影响人身安全以及经济效益,随着信息技术与矿井作业管理之间的融合,研究及分析矿井定位系统精度问题、通信稳定性等问题,对进一步优化矿井监测系统的搭建及无线传输效果等方面有积极作用。基于此,以矿井环境特性以及监测需求为应用背景,研究矿井无线传感网络总体结构设计及路由算法的应用,设计矿井监测系统软硬件系统,在此基础上,采用Matlab仿真软件对提出的路由算法进行仿真实验,并进行对比分析;完成矿井无线传感网络软硬件平台设计,确定传感节点种类以及设备选型,设计传感网络测试平台功能架构,并实施搭建工作,采用硬件和软件进行性能调试,检验平台设计的可行性与功能的有效性。通过深入分析矿井检测环境的基础上,为满足其传感器功能、通信、报警救援等基本功能,考虑信息传输的时效性和稳定性,分析无线传感节点通信方式和组网结构,应用ZigBee技术构建无线传感网络,实现无线通信数据快速传输,满足矿井信息化管理的实际需求。针对矿井下方结构多为长方形或树杈形结构,为更适合地下矿井的环境,提出基于树形拓扑结构路由算法,并于经典的LEACH算法和DEEC算进行仿真对比,验证了本文所提出算法的精确性和有效性。从环...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于SPIN协议的数据传输流程
基于无线传感网络的矿井监测系统关键技术研究18网络的两端连接到通信总线上，并利用环形结构，实现数据传输以及信息处理效果的综合提升[33]。3.4系统电路硬件设计无线传感网络下的矿井监测系统搭建及完善，其侧重点是从数据处理的角度，对数据资源传输、信息控制等方面进行调整，进而满足矿井信息数据处理、应用的实际需求。在实现矿井监测系统设计及数据处理的过程中，需要结合电子信号以及通信传输控制，实现通信控制的有效性及准确性提升。数据处理是以时钟电路、复位电路以及滤波处理为中心，在实现数据处理控制及分析的过程中，其电路设计如图3.5所示：图3.5数据处理模块以及电路图设计从原理图上可以看出，这是一个32个数据通道，2个时钟通道的数据采集系统，它将信号以LVDS电平输出，至采集板，在经过阻抗匹配网络将差分信号送至FPGA，由FPGA控制数据的触发判断与存储。主要实现定时采样、状态采样、毛刺检测、触发识别及存储控制。当系统处于状态采样分析时，采样时钟使用外时钟，外时钟通过时钟通道经过电平转换后送入FPGA作为系统工作时钟。当系统处于定时采样分析时，采样时钟使用系统内部时钟，该时钟有FPGA内部设计的时钟产生电路提供。
转换电路
【参考文献】：
期刊论文
[1]矿井监测监控系统应急联动功能探析[J]. 王卫波. 机电工程技术. 2020(01)
[2]寺河煤矿矿井监测监控技术实践[J]. 冯智栋. 陕西煤炭. 2019(06)
[3]基于矿井开采的监测监控系统应用研究[J]. 王培军. 世界有色金属. 2019(13)
[4]滑模变结构在矿井监测机器人中的应用与研究[J]. 朱晓克. 中国金属通报. 2019(05)
[5]矿井监测系统中甲烷传感器的设计和应用[J]. 秦新华. 电子技术与软件工程. 2019(09)
[6]关于煤矿安全监测监控系统的探讨[J]. 李德军,程禹熙. 科技创新导报. 2019(02)
[7]煤矿机电自动化技术的应用分析[J]. 王志海. 资源信息与工程. 2018(06)
[8]基于以太网的矿井监测预警系统研究[J]. 钟锡珍. 世界有色金属. 2018(18)
[9]电磁辐射仪和微震仪在矿压防治中的应用[J]. 乔榛. 机械管理开发. 2018(08)
[10]煤矿机电自动化技术的应用分析[J]. 翟立超. 机械管理开发. 2018(08)
博士论文
[1]基于跨层设计的煤矿井下无线传感器网络路由协议研究[D]. 任鹏.中国矿业大学 2016
[2]基于无线传感器网络的煤矿安全综合监控系统设计与关键技术研究[D]. 乔钢柱.兰州理工大学 2012
硕士论文
[1]恶劣环境下无线传感器网络的数据存储问题研究[D]. 易琼.南京邮电大学 2016
[2]基于ZigBee协议的无线传感器网络数据通信节点设计[D]. 许洁.电子科技大学 2013
[3]无线传感器网络分簇路由簇首选择算法研究[D]. 李飞燕.长沙理工大学 2012
[4]面向实时监测的无线传感器网络低功耗路由算法研究[D]. 梁焕焕.重庆大学 2011
[5]矿压监测系统中无线传感技术的研究[D]. 宋志忍.辽宁工程技术大学 2011
[6]煤矿安全监控数据采集无线传感器网络的设计与研究[D]. 邓明星.江西师范大学 2010
本文编号：3585909
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于SPIN协议的数据传输流程
基于无线传感网络的矿井监测系统关键技术研究18网络的两端连接到通信总线上，并利用环形结构，实现数据传输以及信息处理效果的综合提升[33]。3.4系统电路硬件设计无线传感网络下的矿井监测系统搭建及完善，其侧重点是从数据处理的角度，对数据资源传输、信息控制等方面进行调整，进而满足矿井信息数据处理、应用的实际需求。在实现矿井监测系统设计及数据处理的过程中，需要结合电子信号以及通信传输控制，实现通信控制的有效性及准确性提升。数据处理是以时钟电路、复位电路以及滤波处理为中心，在实现数据处理控制及分析的过程中，其电路设计如图3.5所示：图3.5数据处理模块以及电路图设计从原理图上可以看出，这是一个32个数据通道，2个时钟通道的数据采集系统，它将信号以LVDS电平输出，至采集板，在经过阻抗匹配网络将差分信号送至FPGA，由FPGA控制数据的触发判断与存储。主要实现定时采样、状态采样、毛刺检测、触发识别及存储控制。当系统处于状态采样分析时，采样时钟使用外时钟，外时钟通过时钟通道经过电平转换后送入FPGA作为系统工作时钟。当系统处于定时采样分析时，采样时钟使用系统内部时钟，该时钟有FPGA内部设计的时钟产生电路提供。
转换电路
【参考文献】：
期刊论文
[1]矿井监测监控系统应急联动功能探析[J]. 王卫波. 机电工程技术. 2020(01)
[2]寺河煤矿矿井监测监控技术实践[J]. 冯智栋. 陕西煤炭. 2019(06)
[3]基于矿井开采的监测监控系统应用研究[J]. 王培军. 世界有色金属. 2019(13)
[4]滑模变结构在矿井监测机器人中的应用与研究[J]. 朱晓克. 中国金属通报. 2019(05)
[5]矿井监测系统中甲烷传感器的设计和应用[J]. 秦新华. 电子技术与软件工程. 2019(09)
[6]关于煤矿安全监测监控系统的探讨[J]. 李德军,程禹熙. 科技创新导报. 2019(02)
[7]煤矿机电自动化技术的应用分析[J]. 王志海. 资源信息与工程. 2018(06)
[8]基于以太网的矿井监测预警系统研究[J]. 钟锡珍. 世界有色金属. 2018(18)
[9]电磁辐射仪和微震仪在矿压防治中的应用[J]. 乔榛. 机械管理开发. 2018(08)
[10]煤矿机电自动化技术的应用分析[J]. 翟立超. 机械管理开发. 2018(08)
博士论文
[1]基于跨层设计的煤矿井下无线传感器网络路由协议研究[D]. 任鹏.中国矿业大学 2016
[2]基于无线传感器网络的煤矿安全综合监控系统设计与关键技术研究[D]. 乔钢柱.兰州理工大学 2012
硕士论文
[1]恶劣环境下无线传感器网络的数据存储问题研究[D]. 易琼.南京邮电大学 2016
[2]基于ZigBee协议的无线传感器网络数据通信节点设计[D]. 许洁.电子科技大学 2013
[3]无线传感器网络分簇路由簇首选择算法研究[D]. 李飞燕.长沙理工大学 2012
[4]面向实时监测的无线传感器网络低功耗路由算法研究[D]. 梁焕焕.重庆大学 2011
[5]矿压监测系统中无线传感技术的研究[D]. 宋志忍.辽宁工程技术大学 2011
[6]煤矿安全监控数据采集无线传感器网络的设计与研究[D]. 邓明星.江西师范大学 2010
本文编号：3585909
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