矿井有限空间Wi-Fi信号测试评估系统设计与实现

摘要

Wi-Fi(WirelessFidelity)是Wi-Fi联盟定义的基于IEEE802.11标准的无线局域网技术。Wi-Fi网络可以方便地与现有的有线以太网络整合,组网成本低。Wi-Fi技术的应用越来越广泛,中国“无线城市”正在建设和运营。随着无线通信技术的成熟运用,应对国家对煤炭产业安全化和信息化的要求,无线通信技术开始在矿井有限空间中得到运用。将Wi-Fi技术运用在矿井被视为无线通信技术的重大突破。Wi-Fi能够满足构建井下网络的带宽需要,但是基于Wi-Fi的矿井通信受到很多方面的制约,例如电磁波衰落,噪声以及多径效应的影响等,这些不利因素使得矿井成为了一个复杂、多变、特殊的信号传播区域,因此矿井有限空间Wi-Fi网络覆盖和信号质量测评是一个重大挑战。
　　目前煤矿井下有限空间Wi-Fi网络覆盖主要采用信号强度测量等人工技术手段,对于有限空间Wi-Fi信号覆盖的测试评估仍然主要采用通用WLAN无线网络测试仪等路测设备,没有专用煤矿井下Wi-Fi信号质量测评系统设备。Wi-Fi无线网络井下覆盖比较困难,不易发现覆盖黑点;缺乏科学的评估规范,煤矿井下Wi-Fi信号覆盖工程验收工作没有保证。
　　本文在深入研究2.4GHz无线信号在矿井有限空间传播规律、Wi-Fi无线网络技术和国家矿井无线通信相关规程的基础上,提出一种矿井有限空间Wi-Fi信号测试评估系统,由专用嵌入式Wi-Fi模块、频谱仪、AirPcap无线网卡和便携式终端设备四部分组成。专用嵌入式Wi-Fi模块用于获取活跃AP的相关参数,如MAC地址、SSID、通道、类型、信号强度、信噪比和信道容量;频谱仪用于通信环境干扰分析;便携式终端软件对通过专用嵌入式Wi-Fi模块、频谱仪和AirPcap无线网卡获取的数据进行分析、显示和存储,并依据国家矿井无线通信的相关法规和要求给出评估意见,结合矿图生成评估报告。
　　通过实际测试验证,本文设计的矿井有限空间Wi-Fi信号测试评估系统能准确、客观、高效地反映矿井有限空间信号Wi-Fi信号覆盖质量。

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1 绪论

1. 1研究背景

1. 2国内外研究现状

1. 3研究意义

1. 4论文主要工作及结构安排

2 关键技术研究

2. 1矿井有限空间2. 4G Hz无线信号传播规律

2.2 Wi-Fi网络技术

2.3 WLAN测试原理

2.4 WLAN工程验收标准

2. 5本章小结

3 系统总体方案设计

3. 1测评参数确定

3. 2系统硬件设计方案

3. 3系统软件设计方案

3. 4本章小结

4 系统软件设计与实现

4. 1软件开发平台

4. 2主要功能模块设计与实现

4. 3本章小结

5 系统测试

5. 1测试环境

5. 2测试点确定

5. 3系统功能测试

5. 4本章小结

6 总结与展望

6. 1论文工作总结

6. 2论文的研究不足与展望

致谢

参考文献