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煤矿监测系统无线传感器网络的设计

目前煤矿环境监控系统大多采用有线和固定传感器组成的网络,由于工作面的不断推进,存在着监测盲区。无线传感器网络采用无线通信手段,可应用于布线和电源供给困难的区域、人员不能到达的区域(如受到污染的区域、环境被破坏的区域或敌对区域),一些临时场合(如发生自然灾害时,固定通信网络被破坏)和一些工作地点经常变换的区域(如矿井采煤附井)等。因为无线传感器网络不需要任何固定网络的支持,具有快速展开、抗毁性强等特点。本文讨论一个适合在矿区运用的低功耗无线传感器网络的设计,主要传感器网络的网络结构、采用的通信协议和传感器节点的设计。1网络结构无线传感器网络是由大量的小型传感器节点组成,采用无线数据传输方式的,用来监视物理环境和相关现象并向观察者或者处理中心报告测量结果的网络。无线传感器网络主要有两种结构:集中式控制结构和分布式结构。集中式结构的普通节点比较简单,而中心节点设备复杂。集中式结构的控制也简单,整个网络由主节点控制按照约定好的顺序进行运...  (本文共4页) 阅读全文>>

中北大学
中北大学

基于无线传感器网络的采煤机状态监测系统设计与实现

煤炭是我国的主要能源之一,煤炭的开采是关乎国民经济的大事。随着科学技术的进步,矿井生产日益自动化、机械化,促进了煤矿的高效生产。但同时也引发一个问题,矿井环境恶劣容易导致采煤机发生故障,影响煤矿的正常运转,并给国家带来巨大的经济损失,因此对采煤机的运行状态进行监测迫在眉睫,传统的有线监测方式存在灵活性差等弊端,难以满足采煤机的监测需求。无线传感器网络是当前在国际上备受关注的前沿热点研究领域,《MIT技术评论》将其列于十大新兴技术之首。无线传感器网络在煤矿安全监测监控系统中的研究尚属起步阶段,而且主要应用在矿井环境监测和人员定位等方面。在采煤机状态监测系统中引入无线传感器网络具有重要的意义,无线传输方式可以免去工业现场布线,安装更加灵活,通过无线传感器网络技术对采煤机运行状态进行监测可以更加方便快速地了解采煤机的健康状况,有效地避免采煤机故障的发生。本文从对比几个主流的无线通信技术入手,选用了低成本、低功耗的ZigBee技术设计采...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京交通大学
北京交通大学

基于无线传感器网络的煤矿安全无线与综合监控系统的研究

近年来,随着微机电技术(MEMS)、无线通讯技术和数字电子技术的发展而出现了许多新的信息获取和信息处理方式,无线传感器网络是其中之一。无线传感器网络是无线Ad hoc网络的一个研究分支,它诞生于军事领域,并逐步应用到民用领域。无线传感器网络通常通过人工埋置或火箭发射等方式发送到目标区域,节点通过自组织方式迅速组成网络,可以运行在人无法接近的恶劣甚至危险的环境中,实现对目标环境的及时监测。煤矿的自然环境非常复杂多变,这增加了煤矿开采过程中的不安全度,经常导致恶性事故。目前,我国的煤矿安全生产形式非常严峻,特别是近年来矿难时常发生,造成巨大的财产和生命的损失。现有的煤矿安全监控系统因为存在种种的不足,已经无法满足日益严格的安全需求,迫切需要对其进行改善。正是在此种背景下,本文首先提出了一种以无线传感器网络为基础的煤矿无线与综合安全监控系统,实现了对现有有线监控系统无法监控的而存在事故危险特殊地断的监控,有效的提高了煤矿安全生产水平。...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

《计算机应用研究》2007年01期
计算机应用研究

无线传感器网络密钥分发方案研究

1前言随着传感器技术、半导体器技术、嵌入式系统技术、通信技术和计算机技术的飞速发展,出现了一种新型的网络———无线传感器网络(W ireless Sensor Network,W SN)。由于其在生物环境监测、道路交通监测、智能家居、森林火灾监测、危险地区和战场信息侦测中的独特作用,无线传感器网络越来越受到各国研究成员的重视。无线传感器网络是由大量具有数据处理、数据传输以及数据存储和计算能力的专用传感器节点所组成。与传统网络相比,无线传感器网络有其自身独特的特点:由于传感器节点主要由电池供电,所以其能量受到了严重限制;由于一般组成传感器网络的节点数目较多,而且一般不能回收,所以必然要求其单个节点的成本较低;由于成本的限制,这也就间接限制了节点的存储能力和计算能力。随着无线传感器网络的广泛应用,其安全性问题也受到越来越多的关注。由于传感器节点大部分是分布在野外人所不能够到达的区域,所以一些在传统网络中的安全方案不适用于无线传感器网...  (本文共3页) 阅读全文>>

《传感器与微系统》2007年01期
传感器与微系统

无线传感器网络的部署

0引言传感器节点的部署和定位、跟踪一样,是无线传感器网络的一个基本问题,因为它反映了无线传感器网络的成本和监视能力。节点部署的策略很大程度地增强网络感知质量,减少成本和使能耗最小,最终延长节点的寿命。一个典型的节点部署策略可以回答下面的问题:1)对于某个特定的应用需要采用多少个节点;2)对一个给定节点数的网络,如何精确部署这些节点,以使得网络性能最优,能耗最小;3)当数据源改变或网络的某部分出现故障,如何调整网络拓扑和节点部署。无线传感器节点的部署随应用不同而不同。在某些环境,网络可以预先确定并手工部署,部署也可能是无法预先确定,比如:通过飞机散播。好的部署必须同时考虑覆盖(coverage)和连通(connectivity)。覆盖要求在感知域中的每个地方都能至少被一个传感器节点监视到,连通要求在网络通讯上不被分割。覆盖受传感器的敏感度影响,而连通则受到传感器的通讯距离影响。一般而言,部署的覆盖被认为是反映无线传感器网络服务质量...  (本文共4页) 阅读全文>>

《重庆工学院学报(自然科学版)》2007年02期
重庆工学院学报(自然科学版)

基于无线传感器网络的TCP/IP协议研究

0引言无线传感器网是一种特殊的Ad-Hoc网络,其特点包括:①硬件资源非常有限;②多跳路由;③随机自组性;④配合无线传感器网络节点的电源有限.因此对于网络数据交换不但要保证数据的可靠传输还要尽可能的节能.很多学者对传感器网络中的物理层、MAC层(如文献[2]中提出了增加SMACS协议等)、网络层(如文献[3]中提出了连续路由分配协议SAR等)进行了深入的研究,而对传输层的研究则相对较少,其原因在于传输层协议通常由于要提高可靠的数据传输,在数据超时重传上比较耗时,同时也耗费电源,目前还没有一个很完善的解决方案.国内外在这一问题上通常是采用一个特殊的网络节点作为网关(sink-node),并对该节点配备较为充足的电源和相对完善的物理硬件配置和外部网络交换数据.如果能把TCP/IP协议运用于传感器网络,则为异构网络的互联提供了便利.针对这一问题,本文中将讨论把该协议栈运用到无线传感器网络,并提出几项改进方案.1 TCP/IP协议运用于...  (本文共5页) 阅读全文>>

《微计算机信息》2007年04期
微计算机信息

基于ZigBee的无线传感器网络

近年来,随着电子技术和网络技术的飞速发展,无线网络始终是一个热门的话题。在智能家庭和工业控制领域,人们迫切希望能够产生出一个无线,短距离,低速,低功耗的网络。为了实现这个目标,国内外的有关研究机构、生产厂商进行了不懈的努力,ZigBee网络层标准和IEEE802.15.4数据链路层标准应运而生。本文的目的就是采用ZigBee技术,构建无线传感器网络。在讨论无线传感器网络之前,有必要首先讨论一下ZigBee和IEEE802.15.4标准。ZigBee是ZigBee联盟的产物,这个由国际上100多家知名软硬件公司组成的联盟致力于制定一个短距离,低速率,低功耗的无线网络标准,其主要目标市场为楼宇自动化,工业传感器和家庭自动化领域。ZigBee标准于2004年12月获得联盟表决通过。ZigBee网络由三种节点所组成:协调器,路由器和末端设备。协调器是网络的中心节点,负责网络的组织和维护。路由器负责网络内信息桢的路由,而末端设备则是实现具...  (本文共2页) 阅读全文>>