矿井有限空间无线信号测评系统设计与实现

摘要

近年来，随着无线通信技术的飞速发展，应对国家煤炭行业的信息化建设要求， Wi-Fi凭借其覆盖范围广、组网灵活、成本低等优点，在矿井通信中得到广泛应用。然而由于无线电波在有限空间内传播规律的复杂性，井下无线信号存在覆盖困难、干扰较多、网络的业务性能不稳定等问题，导致工程的验收和维护都很困难。且我国没有专用的矿井无线信号测评系统，大部分地区采用分段测评的方式，各种工具测得的数据不兼容，且测试效率较低，不能对矿井无线信号质量进行准确的评估。针对以上问题，本文设计并实现了一种适用于矿井的无线信号测试评估系统。
　　本系统由嵌入式Wi-Fi模块、无线网卡和便携式终端三部分组成，可以对矿井有限空间Wi-Fi网络的运行环境和业务承载能力进行全面客观的测评，内容涉及覆盖测试、无线环境干扰测试、网络应用测试和协议分析。其中，嵌入式Wi-Fi模块用来从物理层采集无线网络的物理信息，包括场强、信噪比、信道号等；无线网卡用于获取协议层和业务层的数据；便携式终端是整个系统的用户终端，用来对测试数据进行处理、存储和显示，并结合矿井无线通信标准生成评估报告。
　　本文首先介绍了矿井有限空间无线信号的传播规律、Wi-Fi网络基础知识、无线测量技术及评估标准，并根据矿井无线通信的相关需求，确定了系统的测评项目及参数，给出了系统的总体设计方案。接下来对系统的网络环境测试模块进行了详细的设计与实现，使用嵌入式Wi-Fi模块采集网络的相关参数，打点显示覆盖测试结果，扫描统计信道占用情况，得出信道干扰源。然后对系统的业务质量测试模块进行了详细的设计与实现，通过编程模拟具体的Ping、FTP和HTTP网络应用，测试网络的业务承载能力，采用无线网卡和SharpPcap组件捕获网络数据包，根据IEEE802.11协议及TCP/IP协议栈对数据包进行解析，获得协议的工作过程。最后通过模拟测试验证了系统的功能特性。

目录

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英文摘要

目录

1 绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3论文主要工作及结构安排

2 关键技术研究

2.1矿井巷道无线电波的传播特性

2.2 Wi-Fi网络概述

2.3矿井有限空间Wi-Fi测量技术及评估标准

2.4 .NET开发平台介绍

2.5本章小结

3 矿井有限空间无线信号测评系统总体设计

3.1测评项目及参数

3.2系统总体设计

3.3数据库存储设计

3.4本章小结

4 网络环境测试模块具体实现

4.1覆盖测试模块实现

4.2干扰测试模块实现

4.3本章小结

5 业务质量测试模块具体实现

5.1网络应用测试模块实现

5.2协议分析模块实现

5.3评估报表输出

5.4本章小结

6 系统整体测试

6.1测试环境

6.2测试过程与结果

6.3本章小结

7 总结与展望

7.1论文工作总结

7.2论文的研究不足与展望

致谢

参考文献

附录