基于WIFI技术的矿井无线监测系统设计研究

摘要

随着日本海啸造成的对核能安全性的担忧，各国重新审视对传统能源的依赖。在我国煤炭生产和需求倍增的情况下，传统矿井监测无法满足大规模、信息化需求。矿难频发、井下灾难预警和救援的不及时，严重地影响了国家形象和社会的和谐稳定。为实现全矿区信息化管理、自动化生产和智能预警的目标，本文研究设计了一种基于 WiFi 技术的矿井监测系统。
　　基于WiFi传输技术的无线mesh网络是在当前现有WLAN等无线网络标准基础上发展而来的新型网络。无线 mesh 网络具有强大的无线覆盖能力和良好的可扩展性能，并且在保证网络数据低时延、低功耗的需求基础上，实现了无线网络多跳。与此同时，大大降低了系统组网的初期建设和网络扩展升级的成本投入。
　　本文首先介绍的是传统无线网络标准，研究分析了原有无线网络的网络协议和组网拓扑方式的特点和不足。 在此基础上，为使系统性能满足矿井特殊环境工作需求，深入的分析研究无线 mesh 网络的组网结构、特点和优势。然后通过具体分析矿井通信的业务模式，根据已有协议提出了符合系统要求的 MAC 层协议以及客户端无线路由协议。并且采用Strix公司HSX系列产品完成了系统组网，运用产品自带的管理插件进行了网络配置和管理以及基本测试。最后利用Samsung公司以S3C6410为主控芯片的开发板模拟矿井移动网络终端，在完成基本的U-boot移植、内核裁剪和文件系统制作之后，配置所需驱动模块，并且移植轻量级的WEB Server thttpd ，使得移动终端支持提供基本WEB数据访问和管理的功能。
　　系统通过测试符合设计预期，实现了网络的多跳性能，并保持较低时延和低功耗。其自动化网络配置和修复功能以及便捷的 WEB 管理，为整个矿区通信提供了技术保障。为实现数字化矿井，信息化的企业综合管理的美好愿景奠定了基础。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

§1-1选题背景及意义

§1-2国内外矿井监测和通信技术研究现状

§1-3论文主要内容及结构安排

第二章 无线通信技术以及系统组网

§2-1无线、移动通信技术

§2-2短距离通信技术

§2-3 802.11x协议族及Wi-Fi网络拓扑结构

§2-4本章小结

第三章 矿井监测监控系统组网设计

§3-1无线mesh网络的网络结构

§3-2无线mesh网络的特点

§3-3无线mesh网络的MAC协议

§3-4无线mesh网络的路由协议

§3-5矿井通信业务分析和无线mesh网络的系统组网要求

§3-6无线mesh网络矿井监测系统的系统安装和配置

§3-7本章小结

第四章 系统终端节点设计

§4-1移动终端的软硬件系统介绍

§4-2移动终端的软件移植

§4-3本章小结

第五章 系统集成调试及结果分析

§5-1网络性能测试截图与结果分析

§5-2本章小结

第六章 结 论

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果