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

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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(wireless personal area network,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。
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