井下通信网络可靠性技术的研究与实现

摘要

近年来,煤矿井下通信系统广泛运用于煤矿安全生产监控中。系统主要包括井下人员定位系统和调度通信系统,是煤矿安全生产的重要保障,更对煤矿紧急救援工作有重要意义。人们对井下通信网正常工作的能力以及它的可靠性越来越关注。井下通信网络可靠性成为设计和分析井下通信网络中必须要考虑的重要因素。 本文从对通信网可靠性研究入手,讨论了通信网可靠性的定义和测度。然后分析了影响井下通信网可靠性的因素,例如网络拓扑结构、设备可靠性等。根据井下通信网系统的有线和无线混合组网特点,提出将系统分成有线网络和无线网络两部分研究,根据网络不同特点分别建立模型,用不同方法对其可靠性进行分析。 对于有线网络部分的研究,首先分析了基于跳面节点可靠性评估算法。该方法仅仅考虑了拓扑结构对可靠性影响,忽略了网络容量的影响。在此基础上提出改进的可靠性评估算法.给出了求解可靠性的解析表达式,并对节点和链路重要性进行分析。通过实验测试,求出节点和链路满足特定网络容量需求的概率。通过仿真实验,分析了改进的可靠性分析算法对网络可靠性的评估性能。严格的理论证明和实验分析都表明与基于跳面节点可靠性评估算法相比,该改进算法是一种更精确可靠性评估方法；同时在评价节点重要性方面,该方法优于节点删除法。 鉴于井下无线自组织网络拓扑不固定的特点,传统的基于固定拓扑的可靠性分析方法不适用于井下无线自组织网可靠性评估。本文针对拓扑变化的网络可靠性求解提出了一种新的解决方法--基于考虑拓扑变化的可靠性分析算法。建立井下无线自组织网网络模型,用两终端可靠性评估网络可靠性,并用该方法计算出实际井下通信无线网的可靠性值。在网络可靠性的仿真实验中,对不同节点数目的网络仿真,理论和仿真实验结果均证明该方法比基于跳面节点方法得出的可靠性高,更加准确的评估了无线网络的实际可靠性。 从系统功能级出发,用故障树分析方法对井下通信网系统可靠性分析。建立系统失效故障树模型,计算出系统的失效度和有效度,根据系统的有效度评估系统的可靠性。 最后,综合以上方面对井下通信网系统可靠性进行综合评估,并结合对煤矿智能定位与无线通信系统实验测试,分析井下通信网系统可靠性。

目录

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英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1论文研究背景

1.2通信网可靠性国内外研究现状

1.3本文的研究内容和组织结构

第2章通信网可靠性研究

2.1网络可靠性定义和测度

2.1.1通信网可靠性定义研究

2.1.2通信网可靠性测度研究

2.2井下通信网可靠性研究现状

2.2.1井下通信网发展历史

2.2.2井下通信网可靠性影响因素研究

2.3井下通信网可靠性研究的关键技术

2.3.1井下通信网特点

2.3.2研究的关键技术

第3章井下通信有线网可靠性评估

3.1基于跳面节点的可靠性评估方法

3.1.1网络模型

3.1.2算法描述

3.2改进的可靠性分析算法

3.2.1理论基础

3.2.2算法描述

3.3算法应用

3.3.1节点的重要性评价

3.3.2链路的重要性评价

3.4实验测试与结果分析

3.4.1实验测试

3.4.2算法示例

3.4.3仿真与结果分析

第4章井下通信无线网可靠性评估

4.1考虑拓扑变化的可靠性分析算法

4.1.1 网络模型和理论基础

4.1.2算法实现

4.2蒙特卡罗仿真与结果分析

4.2.1两终端可靠性仿真

4.2.2两种方法的网络可靠性仿真

4.2.3结果分析

第5章井下通信网可靠性综合评价方法

5.1基于故障树法可靠性评估

5.1.1基本理论

5.1.2井下通信网失效模型分析

5.2综合评价方法与实验结果

5.2.1基本理论

5.2.2系统实验结果及讨论

第6章结束语

6.1论文总结

6.2论文的后续工作

参考文献

在读研期间取得的成果

致谢