本文關(guān)鍵詞：基于Mesh網(wǎng)絡(luò)煤礦井下救災(zāi)一體化平臺(tái)和人員定位子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：中國(guó)是一個(gè)非常依賴(lài)煤炭資源的國(guó)家,煤炭資源在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)仍然是中國(guó)的主要消費(fèi)資源。但是由于井下環(huán)境惡劣,采礦水平落后,導(dǎo)致煤礦安全事故時(shí)常發(fā)生。事故發(fā)生后,如何快速、有效地構(gòu)建一個(gè)應(yīng)急通訊系統(tǒng)是擺在人們面前的嚴(yán)峻問(wèn)題。針對(duì)井下應(yīng)急救災(zāi)物理環(huán)境,本文構(gòu)建了以Mesh網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的應(yīng)急救災(zāi)通信網(wǎng)絡(luò),并提出煤礦井下救災(zāi)通訊系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)架構(gòu)。從Mesh網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)展開(kāi)敘述,通過(guò)分析井下實(shí)際信號(hào)環(huán)境,最終選擇了線(xiàn)形鏈狀無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)為本系統(tǒng)的骨干網(wǎng)絡(luò)并設(shè)計(jì)了骨干網(wǎng)絡(luò)的Mesh節(jié)點(diǎn)。根據(jù)井下救災(zāi)的實(shí)際業(yè)務(wù)需求,解決當(dāng)前各個(gè)系統(tǒng)只完成本系統(tǒng)功能的問(wèn)題,提出一種集視頻監(jiān)控、語(yǔ)音調(diào)度、人員定位、多參數(shù)氣體傳感功能為一體的多功能軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)架構(gòu),并在Eclipse上使用Java語(yǔ)言完成了交互服務(wù)器、移動(dòng)終端和電腦端的部分軟件功能設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。所提的交互服務(wù)器從用戶(hù)管理、XMPP連接管理、信息傳遞和服務(wù)器高并發(fā)四個(gè)模塊,移動(dòng)客戶(hù)端從用戶(hù)登錄、定時(shí)器、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽(tīng)器三個(gè)模塊,電腦端軟件從軟件界面、進(jìn)入子系統(tǒng)兩個(gè)模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。最終,可以在電腦上用同一界面上訪(fǎng)問(wèn)單一用戶(hù)的所有信息,又可以進(jìn)入各個(gè)子系統(tǒng),進(jìn)行某一項(xiàng)業(yè)務(wù)的詳細(xì)操作與控制。在一體化平臺(tái)下,完成了人員定位子系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)選用RSSI粗略定位或者借助于視頻監(jiān)控子系統(tǒng)定位的方式進(jìn)行人員定位。利用ArcGIS繪圖軟件進(jìn)行電子地圖和離線(xiàn)地圖包的制作。在得到電子地圖基礎(chǔ)上,使用ArcGIS提供的SDK完成了地圖顯示和人員位置顯示的功能。在學(xué)校辦公樓走廊內(nèi)模擬巷道環(huán)境搭建無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò),并對(duì)人員定位子系統(tǒng)進(jìn)行功能測(cè)試,驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的人員定位子系統(tǒng)可以與其他子系統(tǒng)協(xié)作使用,救災(zāi)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選用不同的方式獲得當(dāng)前所處位置信息。在榆樹(shù)灣煤礦井下搭建11跳Mesh網(wǎng)絡(luò),對(duì)無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)的帶寬和場(chǎng)強(qiáng)和2.4G數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)下的音視頻業(yè)務(wù)進(jìn)行了測(cè)試,通過(guò)所設(shè)計(jì)的電腦端軟件觀看回傳回來(lái)的視頻,驗(yàn)證了一體化平臺(tái)設(shè)計(jì)方案的正確性,說(shuō)明無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)可以作為應(yīng)急通信的骨干網(wǎng)絡(luò),支持多路視頻和語(yǔ)音信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸；最后在保證業(yè)務(wù)傳輸質(zhì)量的情況下,對(duì)多跳Mesh網(wǎng)絡(luò)的單跳距離、終端和節(jié)點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)測(cè)試得到相鄰Mesh節(jié)點(diǎn)間的最遠(yuǎn)部署距離約為1400米。
【關(guān)鍵詞】：煤礦井下 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng) 緊急救災(zāi) 人員定位 一體化平臺(tái)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TD76;TN929.5
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-16
• 1.1 研究背景與意義12-13
• 1.2 井下通信國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 論文組織結(jié)構(gòu)14-16
• 2 煤礦應(yīng)急救災(zāi)無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建16-28
• 2.1 無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)概述16-19
• 2.1.1 無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)16-18
• 2.1.2 無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)18-19
• 2.2 井下無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)19-21
• 2.2.1 井下傳輸環(huán)境19
• 2.2.2 井下無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2.3 井下無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)20-21
• 2.3 煤礦應(yīng)急救災(zāi)通訊系統(tǒng)21-27
• 2.3.1 系統(tǒng)需求22
• 2.3.2 系統(tǒng)概述22-23
• 2.3.3 各子系統(tǒng)介紹23-25
• 2.3.4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)25
• 2.3.5 Mesh節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3 煤礦井下應(yīng)急救災(zāi)一體化平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)28-56
• 3.1 一體化平臺(tái)的需求概述28
• 3.2 一體化平臺(tái)的整體設(shè)計(jì)方案28-30
• 3.2.1 平臺(tái)設(shè)計(jì)要求28-29
• 3.2.2 平臺(tái)架構(gòu)29-30
• 3.3 軟硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)30-32
• 3.3.1 移動(dòng)終端系統(tǒng)選擇30-31
• 3.3.2 編程語(yǔ)言和軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)31-32
• 3.4 XMPP協(xié)議32-34
• 3.4.1 XMPP實(shí)體和地址空間32-33
• 3.4.2 XMPP流和XMPP節(jié)33-34
• 3.5 交互服務(wù)器的設(shè)計(jì)34-43
• 3.5.1 交互服務(wù)器架構(gòu)34-35
• 3.5.2 用戶(hù)管理模塊35-37
• 3.5.3 XMPP連接模塊37-40
• 3.5.4 信息傳遞模塊40-41
• 3.5.5 服務(wù)器高并發(fā)設(shè)計(jì)41-43
• 3.6 移動(dòng)客戶(hù)端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)43-52
• 3.6.1 移動(dòng)客戶(hù)端架構(gòu)43-45
• 3.6.2 用戶(hù)登錄模塊45-47
• 3.6.3 定時(shí)器模塊47-48
• 3.6.4 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽(tīng)器模塊48-49
• 3.6.5 用戶(hù)界面和邏輯處理模塊49-52
• 3.7 電腦端軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)52-54
• 3.7.1 終端指揮軟件界面52-53
• 3.7.2 進(jìn)入子系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)53-54
• 3.8 本章小結(jié)54-56
• 4 人員定位子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)56-74
• 4.1 人員定位子系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)56
• 4.2 定位方式選擇56-57
• 4.3 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)57-58
• 4.4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)58-59
• 4.5 關(guān)鍵技術(shù)59-66
• 4.5.1 地圖制作59-60
• 4.5.2 地圖顯示60-62
• 4.5.3 地圖增加Mesh節(jié)點(diǎn)62-64
• 4.5.4 定位流程64-65
• 4.5.5 客戶(hù)端接收信息65-66
• 4.6 定位子系統(tǒng)功能測(cè)試66-72
• 4.6.1 測(cè)試內(nèi)容66
• 4.6.2 測(cè)試環(huán)境和Mesh節(jié)點(diǎn)部署66-67
• 4.6.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和節(jié)點(diǎn)配置67-68
• 4.6.4 系統(tǒng)功能測(cè)試和結(jié)果分析68-72
• 4.7 本章小結(jié)72-74
• 5 煤礦應(yīng)急救災(zāi)通訊系統(tǒng)綜合測(cè)試74-86
• 5.1 測(cè)試內(nèi)容74
• 5.2 測(cè)試設(shè)備74-75
• 5.3 測(cè)試環(huán)境和Mesh節(jié)點(diǎn)部署75-76
• 5.4 Mesh節(jié)點(diǎn)配置76-78
• 5.5 骨干Mesh網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)強(qiáng)度和帶寬測(cè)試78-81
• 5.6 應(yīng)急通訊業(yè)務(wù)測(cè)試81-83
• 5.7 Mesh網(wǎng)絡(luò)單跳距離測(cè)試83-85
• 5.8 本章小結(jié)85-86
• 6 結(jié)論和展望86-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 作者簡(jiǎn)歷92-96
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集96

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本文編號(hào)：847554