中国科学院新疆理化技术研究所机构知识库
Advanced  
XJIPC OpenIR  > 多语种信息技术研究室  > 学位论文
题名: 基于无线传感器网络和互联网的矿井井下通信系统研究与技术实现
作者: 曾文潇
答辩日期: 2013-05-24
导师: 周俊林
专业: 计算机应用
授予单位: 中国科学院大学
授予地点: 北京
学位: 博士
关键词: 矿井井下通信 ; 无线传感器网络 ; 互联网 ; 数据融合 ; 动态节点网络 ; 路由协议
摘要: 针对矿井井下通信及数据协调处理调度,研究其中的多源数据采集融合、监测监控方法、无线传感器网络路由协议、多传感器节点布置策略、多网互联远程监测系统 构建等应用基础科学问题;发展基于无线传感器网络和互联网的矿井井下通信的模型、方法、技术以及设计了一种复合的远程监测原型系统,主要用于监测矿井系统 的正常工作状态。矿井井下通讯的需要解决的关键技术问题主要包括发展各类传感器为核心的矿井数据及信息的采集和识别技术;构建特定于矿井系统的无线和有线 传感网络以实现无障碍、准确快速数据通讯和数据分析;将特定的传感器应用网络引入互联网,形成了多终端设备构成的系统或专用网络,以此实现多用户和多层次 感知信息和处理信息的应用服务系统;解决这些关键技术涉及的科学问题包括井下多传感信息无线网络路由协议、全目标覆盖的动态节点网络布置策略以及无线传感 网络与互联网的数据通讯机制等。为此本文开展以下几个方面的研究: 1)设计并构建矿井井下数据及其传感器网络及系统,并发展基于GPRS和以太网络相结合的互联网远程监控系统。拟设计的矿井井下通讯系统分为采集终端和服 务器两部分,将实现以下功能采集终端能够采集相关环境的模拟信号(例如温度、湿度、传感器电流信号等)、开关信号;能够将这信号数据通过GPRS和以太网 网络传输;能够定时发送采集数据到数据服务器;能够接收远程命令,并进行相关命令行为;数据服务器能够接收并处理远程实时数据。 2)发展多传感信息无线网络路由协议及数据通讯方法。为此针对矿井井下无线传感系统数据传输模型发展的现状并结合实际背景需求,构建一类双路径地面反射模 型。在分析无线网络路由协议的基础上,将提出多信息传感节点无线通讯发射功率选择策略,为构建数据通信方式,也将提出基于图论的网络参数选择及评估方法, 结合网络节点的初始随机布置问题,从无线信道模型出发,探讨随机布置于区域的节点间是否互为邻居的问题与节点无线通信距离之间的约束关系。最后发展一种考 虑动态节点的动态路由选择算法,并进行仿真分析。 3)提出矿井系统全目标覆盖的动态节点网络布置方法,并通过遗传算法实现该方法。针对实现井下区域信息的监测,将发展面向区域监测的覆盖感知技术,提出目 标点部署圆最多层交叠域方法。基于节约能量的考虑,提出了一类以启发性的方法来选择互斥的可以完全覆盖目标或检测区域的一组节点配置策略,以达到最优配置 进而控制能量的方法。随后针对全网络覆盖需求,将发展一种基于遗传算法的全目标覆盖算法。 4)设计并构建矿井系统无线传感器网络与互联网的数据通讯机制及实现系统。将提出分簇算法的族状分层水流落差模型,用于延长网络寿命和提高通讯可靠性;通 过发展的基于能量均衡的数据融合机制,实现对紧急数据和例行数据的数据融合,保证数据快速到达汇聚节点。对于无线传输网络的传输过程,提出一个实时多分段 区域检查机制的策略,用以作为无线传感网络系统的降低能量消耗的控制策略。最后针对多传感器信息数据采集及终端程序与远程监测互联网的连接系统进行设计, 实现远程协助功能,并发展支持互联网络服务的远程数据通讯服务器程序。 5)构建基于传感器网络和互联网的矿井井下通讯原型系统,并完成运行测试。以某个具体的煤矿为例,构建矿井井下整体系统中的关键单元和实现策略,在业务上 实现一体化集成设计,实现了全面的调度通信功能。将详细地分析了无线接入控制平台、矿用基站节点布置以及调度无线通信系统。通过展示具体的原型系统界面和 程序运行情况,展示开发的原型系统可行性和先进性。
英文摘要:
Aiming at underground mine communications and data processing scheduling, some application of basic scientific issues such as multi-source data acquisition fusion, monitoring and control method, wireless sensor network routing protocols, multi-sensor deployment strategy and multi-network interconnection remote monitoring system were researched. The underground mine communication model, methods and techniques based on wireless sensor networks and the Internet were developed, and a composite prototype remote monitoring system was designed using for monitoring the working condition of mine system. The key technique issues focus on communication of mine underground are to development of data and information collection and identification technology for the mine based on various types of sensors; to build the specific mine system wireless and wired sensor network in order to achieve barrier-free, accurate and fast data communication and data analysis; and to form a system or a dedicated network of multi-terminal devices through introducing specific sensor applications network to the Internet, in order to achieve application service system which can process the multi-user and multi-level awareness information. The solution of these key technologies involved in scientific issues including underground wireless sensor network routing protocols, the dynamic network of nodes the layout strategy for full coverage target as well as data communication mechanism for wireless sensor networks and the Internet.
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/2475
Appears in Collections:多语种信息技术研究室_学位论文

Files in This Item:
File Name/ File Size Content Type Version Access License
曾文潇博士论文.pdf(2186KB)学位论文--暂不开放View 联系获取全文

作者单位: 中国科学院新疆理化技术研究所

Recommended Citation:
曾文潇. 基于无线传感器网络和互联网的矿井井下通信系统研究与技术实现[D]. 北京. 中国科学院大学. 2013.
Service
Recommend this item
Sava as my favorate item
Show this item's statistics
Export Endnote File
Google Scholar
Similar articles in Google Scholar
[曾文潇]'s Articles
CSDL cross search
Similar articles in CSDL Cross Search
[曾文潇]‘s Articles
Related Copyright Policies
Null
Social Bookmarking
Add to CiteULike Add to Connotea Add to Del.icio.us Add to Digg Add to Reddit
文件名: 曾文潇博士论文.pdf
格式: Adobe PDF
所有评论 (0)
暂无评论
 
评注功能仅针对注册用户开放,请您登录
您对该条目有什么异议,请填写以下表单,管理员会尽快联系您。
内 容:
Email:  *
单位:
验证码:   刷新
您在IR的使用过程中有什么好的想法或者建议可以反馈给我们。
标 题:
 *
内 容:
Email:  *
验证码:   刷新

Items in IR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

 

 

Valid XHTML 1.0!
Powered by CSpace