基于礦井的無線傳感器網(wǎng)絡自適應MAC協(xié)議的設計與研究.pdf

1、我國是一個產(chǎn)煤大國、用煤大國，與西方發(fā)達國家相比，我國采礦安全狀況不容樂觀。每年發(fā)生的突發(fā)事故和傷亡人數(shù)都不在少數(shù)，煤礦安全也一直是人們和政府關注的重點。礦井環(huán)境復雜，地理條件特殊，把具有快速展開、自組織、多跳路由、動態(tài)拓撲等特點的無線傳感網(wǎng)絡（WSN）用于礦井監(jiān)控和信息傳輸就成為了學術界關注的新熱點。針對將WSN網(wǎng)絡用于礦井的問題，展開的研究已經(jīng)取得一部分成果，但都沒有將WSN網(wǎng)絡與應急救災通信聯(lián)系起來。從WSN網(wǎng)絡MAC協(xié)議目前研究

2、成果來看，這些MAC協(xié)議都不是針對這種應用環(huán)境設計的。針對這種情況，本文選定以下兩方面研究內(nèi)容：
　　一、構建基于Ethernet和WSN的礦井監(jiān)控與應急通信網(wǎng)絡。這種礦井監(jiān)控與應急通信網(wǎng)絡有兩種工作模式：正常生產(chǎn)時，以工業(yè)以太網(wǎng)為井下信息傳輸主干網(wǎng)，以無線傳感器網(wǎng)絡為輔助通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)礦井信息可靠傳輸（這里的礦井信息包括環(huán)境參數(shù)的檢測，井下人員的定位信息，設備的檢測）；當發(fā)生礦難或有線通信網(wǎng)絡中斷時，由帶有兩種接口的網(wǎng)關節(jié)點喚醒

3、WSN網(wǎng)絡，快速形成Ethernet—WSN—Ethernet體系結(jié)構，自動構建礦井應急救援通信系統(tǒng)，優(yōu)先傳送人員定位信息，實現(xiàn)地面與井下通信，提高救援效率。
　　二、針對這種特殊應用環(huán)境，設計一種自適應、高效、擴展性強的無線傳感網(wǎng)絡MAC層協(xié)議。采取在不同工作模式下，根據(jù)數(shù)據(jù)類型動態(tài)調(diào)整競爭機制，以實現(xiàn)兩種工作模式自動切換。根據(jù)這種機制，在正常工作模式下，語音數(shù)據(jù)優(yōu)先級最低；應急救災工作模式下，語音數(shù)據(jù)最先得到傳遞；采用由 SI