基于ZigBee和GPRS的無線網(wǎng)絡在煤礦安全中的應用研究.pdf

1、我國是一個產(chǎn)煤大國。近年來，煤礦安全事故卻頻頻發(fā)生，造成了重大人員傷亡和巨大經(jīng)濟損失，形勢非常嚴峻。這與我國煤礦安全信息技術的網(wǎng)絡化程度不高密切相關?，F(xiàn)有的煤礦安全信息系統(tǒng)基本上是通過有線網(wǎng)絡建立的，隨著煤礦的不斷開采，煤礦井下的物理結構也不斷地相應改變，原先設計好的有線網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)不能靈活調整，很難做到完全地監(jiān)測覆蓋。因此，建立一套組網(wǎng)靈活，擴展性強，安全可靠的煤礦安全無線網(wǎng)絡勢在必行。 隨著信息技術的發(fā)展，涌現(xiàn)出了許多無線網(wǎng)

2、絡技術。ZigBee技術作為一個新出現(xiàn)的無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(WPAN)通信技術，以其協(xié)議簡單、成本小、功耗低、組網(wǎng)容易等特點，在家用系統(tǒng)控制、樓宇自動化、工業(yè)監(jiān)控領域具有廣闊的市場空間。通用分組無線業(yè)務GPRS是以全球移動通訊系統(tǒng)(GSM)為基礎的數(shù)據(jù)傳輸技術。它不但具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速度快、通信質量高、永遠在線和按流量計費等優(yōu)點，而且其本身就是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng)，支持TCP/IP協(xié)議，可直接與hltemet互通。隨著網(wǎng)絡的完善，在包

3、括煤礦安全在內的許多領域，GPRs得到越來越多的應用。 論文以上海市重大科技攻關資助項目“煤礦安全實時監(jiān)測系統(tǒng)研究與應用”(032512075)為背景，通過對煤礦安全實時監(jiān)測系統(tǒng)進行需求分析，引入了ZigBee和GPRS技術，結合兩者優(yōu)勢，深入研究基于ZigBee與GPRS的無線網(wǎng)絡在煤礦安全系統(tǒng)中的應用。 本文詳細地剖析了ZigBee協(xié)議。結合煤礦行業(yè)的特殊性，設計出了一個適用于煤礦井下的無線網(wǎng)絡拓撲結構。描述了Zig

4、Bee無線網(wǎng)絡組網(wǎng)過程，對設備如何建立網(wǎng)絡，加入網(wǎng)絡等問題進行了研究。對現(xiàn)有的無線路由協(xié)議進行全面地比較，分析各個路由協(xié)議的特點，針對實際煤礦安全環(huán)境的需求，選用適當?shù)穆酚蓞f(xié)議。闡述了路由建立方法，定義了建立路由表，接收數(shù)據(jù)幀等問題的處理流程。 然后，闡述GPRS技術的特點與基本原理。分析了GPRS網(wǎng)絡中的TCP/IP協(xié)議。從協(xié)議棧和速率匹配的角度，討論了ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)與GPRS網(wǎng)絡中傳輸?shù)腡CP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)互轉的可行性