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文檔簡介
1、我國煤炭資源豐富,但是煤礦大多為地下開采,地質條件復雜,生產條件惡劣,給煤礦安全生產帶來極大的威脅?,F有的井下有線監(jiān)控系統(tǒng)部署困難、擴展性差,很難全面監(jiān)測煤礦所有區(qū)域;現有的井下人員定位系統(tǒng)定位精確低、存在遺漏情況,很難及時掌握井下人員的分布情況。而環(huán)境監(jiān)測與人員定位對煤礦安全生產都具有重要意義?;谶@種背景,本論文采用物聯網技術,設計了集環(huán)境監(jiān)測及人員定位于一體的煤礦安全生產管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以無線傳感器網絡為支撐,采集煤礦井下多種環(huán)境
2、參數,定位井下人員,經過匯聚后通過有線光纖骨干網絡傳輸至地面監(jiān)控調度中心。實現了環(huán)境信息的采集和工作人員的定位,提高了煤礦生產的安全性。
為了對煤礦環(huán)境進行全面有效的監(jiān)測,設計了周期巡檢和中斷預警兩種工作方式。提出了一種既能進行網內數據聚合,又能滿足超限數據緊急處理的數據匯聚機制,并針對數據匯聚中可能出現的超時和超限等問題,分別采取了相應的應對措施。保證了煤礦環(huán)境信息的自動化采集與存儲。
在分析諸多無線定位算法的基礎
3、上,結合煤礦井下地形狹長、通信條件復雜等特點,提出了一種基于接收信號強度的加權質心定位算法。該算法通過動態(tài)獲取路徑衰落指數,弱化信號衰減模型的作用,提高了定位精度。為避免同一區(qū)域內多個移動節(jié)點同時定位可能造成的通信擁塞,提出了一種基于組團協議的沖突避免機制,提高了通信效率。
煤礦井下無線傳感器網絡一旦部署,將長期處于工作狀態(tài),網絡節(jié)點可能會發(fā)生故障。為此,分別從網絡配置管理、拓撲管理、能量管理和故障管理等4個方面提出了一套完整
4、的網絡管理方案,以對網絡運行狀況進行監(jiān)測。為了完成井下數據的傳輸和利用以及網絡的方便管理,需要無線傳感器網絡與地面監(jiān)控調度中心進行通信,設計了無線傳感器網絡接入網關以實現無線傳感器網絡與有線光纖骨干網絡的互聯。
最后,為了測試提出的基于物聯網的煤礦井下環(huán)境監(jiān)測及人員定位系統(tǒng)的性能,在模擬真實煤礦井下的實驗室環(huán)境下進行了一系列試驗。試驗結果表明所提出的煤礦安全生產管理系統(tǒng)運行狀況良好,實現了預期的功能;設計的網絡管理方案能夠實時
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