基于IEEE802.15.4标准的无线网络在煤矿安全系统中的应用研究

摘要

煤矿安全事故频出，严重影响了正常的生产工作和人员的生命安全，因此更加显示出煤矿安全信息系统对于煤矿安全生产的重要性。 现今的煤矿安全信息系统都是以工业总线为基础，构成有线的通信传输网络。但是伴随煤矿开采速度的加快，有线网络存在覆盖率，扩展性，灵活性方面的不足，为了更好地解决这个问题，以无线个人区域网络(wirelesspersonalareanetwork，简称WPAN)为近距离范围内的设备建立无线连接，把几米范围内的多个设备通过无线方式连接在一起，使它们可以相互通信甚至接入局域网或互联网。 ZigBee技术作为一个最近新出现的WPAN通信技术，以其协议简单、成本低、功耗低、组网容易等特点，在家用系统控制、楼宇自动化、工业监控领域具有广阔的市场空间。 本文以上海市重大科技攻关资助项目“煤矿安全实时监测系统研究与应用(032512075)”为背景，对以ZigBee技术为基础的无线网络在煤矿安全系统中的应用进行研究。通过对现有的无线路由协议进行全面的比较，分析各个路由协议的特点，总结各自优势，针对实际煤矿安全环境的需要，提出基本的路由协议模型。参考了ZigBee联盟制订的路由建立方法，定义了建立路由表，接收数据帧等问题的处理流程。对网络建立，加入等流程进行研究。详细说明了设备在建立网络，加入网络等具体问题上的处理流程。并对已有煤矿安全的信息系统，采用了有线网络与无线网络相结合的方式，扩大了煤矿安全系统的控制范围，提高整个信息系统的可扩展性，加强信息采集的灵活性。 通过分析freescale公司提供的基于ZigBee技术的无线解决方案，进行硬件设计，搭建实验平台。在有限的实验环境下，对无线传输的性能进行测试，通过测试的数据分析，并对测得的开发套件所在的空间位置信息进行分析，对于ZigBee无线通信网络的解决方案进行评估。

目录

文摘

英文文摘

学位论文独创性声明及学位论文授权使用声明

第一章引言

第二章个人通信技术概况

第三章网络协议栈研究

第四章无线网络路由方式的研究

第五章井下无线网络设计

第六章煤矿安全网络系统设计与集成

第七章总结与展望

参考文献

致谢

作者攻读硕士学位期间发表的学术论文