隨著傳感器技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,我國(guó)煤礦生產(chǎn)朝著信息化、自動(dòng)化與智能化的方向邁進(jìn)。為實(shí)現(xiàn)煤礦井下信息的實(shí)時(shí)共享和綜合利用,煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)也在不斷的融合升級(jí)。針對(duì)井下設(shè)備接口協(xié)議多樣、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)無法融合、數(shù)據(jù)傳輸可靠性差等問題,本文對(duì)多種礦用接入?yún)f(xié)議和工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行分析,研究協(xié)議轉(zhuǎn)換原理,設(shè)計(jì)了一款礦用異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合網(wǎng)關(guān),同時(shí)基于該網(wǎng)關(guān)研究多任務(wù)調(diào)度機(jī)制和隊(duì)列管理機(jī)制,以期提高信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）針對(duì)煤礦井下常用的RS485、CAN等總線接入?yún)f(xié)議和ZigBee、6LoWPAN、WiFi等無線接入?yún)f(xié)議,本文設(shè)計(jì)了一款礦用融合網(wǎng)關(guān),接著分別從硬件電路與軟件系統(tǒng)兩方面設(shè)計(jì)了網(wǎng)關(guān)的主控模塊和路由模塊,從而屏蔽底層接入設(shè)備的異構(gòu)性,實(shí)現(xiàn)多協(xié)議設(shè)備的透明接入及共網(wǎng)可靠傳輸。（2）基于主控模塊uCOS-III實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)研究網(wǎng)關(guān)的多任務(wù)調(diào)度機(jī)制,針對(duì)不同優(yōu)先級(jí)任務(wù)設(shè)計(jì)了搶占式調(diào)度算法,針對(duì)相同優(yōu)先級(jí)任務(wù)設(shè)計(jì)了改進(jìn)的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法。實(shí)驗(yàn)表明,網(wǎng)關(guān)多任務(wù)調(diào)度機(jī)制的實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)了網(wǎng)關(guān)處信息的實(shí)時(shí)交互能力,提高了系統(tǒng)響應(yīng)性能。（3）基于網(wǎng)關(guān)路由模塊研究主... 

【文章來源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

感知礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模型

圖 1-2 新型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)模型Figure 1-2 New model of coal mine safety monitoring system新型的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)模型實(shí)現(xiàn)了多個(gè)子系統(tǒng)信息的融合傳輸，有線接入系統(tǒng)中存在 RS485、CAN 等工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，無線接入系統(tǒng)中存在 ZigBee、6LoWPAN、WiF 等傳感網(wǎng)絡(luò)。RS485 總線網(wǎng)絡(luò)常用于綜采面輸送設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)；CAN 總線網(wǎng)絡(luò)常用于井下多種設(shè)備控制系統(tǒng)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；ZigBee 網(wǎng)絡(luò)常用于煤礦井下語音、定位以及移動(dòng)式傳感器等信息傳輸系統(tǒng)；6LoWPAN 廣泛的應(yīng)用于井下的即時(shí)通訊系統(tǒng)；WiFi 網(wǎng)絡(luò)則廣泛的應(yīng)用于語音、視頻、移動(dòng)終端等信號(hào)傳輸系統(tǒng)，隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)有更多的終端設(shè)備采用這些近程的接入?yún)f(xié)議傳輸方式。在井下骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)中，現(xiàn)已采用穩(wěn)定可靠的工業(yè)以太網(wǎng)傳輸方式，為地面監(jiān)控中心和遠(yuǎn)程服務(wù)器提供實(shí)時(shí)快速的信息傳輸。從異構(gòu)協(xié)議接入到工業(yè)以太網(wǎng)的融合傳輸則需要一種協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)變，而這就是網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)在安全監(jiān)控系統(tǒng)中起到了承上啟下的作用，是實(shí)現(xiàn)多協(xié)議、多網(wǎng)絡(luò)、多系統(tǒng)融合的重要保證。通過對(duì)網(wǎng)關(guān)硬件電路的設(shè)計(jì)可以增

圖 2-1 RS485 通訊網(wǎng)絡(luò)示意圖Figure 2-1 Communication network schematic diagram of RS48532 和 RS485 都是串口通信的物理層改良協(xié)議，它們的協(xié)議層信的方式[27]。串口通信的數(shù)據(jù)包通常是由發(fā)送設(shè)備的 TXD 引的 RXD 引腳，而后進(jìn)入處理器。在串口通信協(xié)議中，數(shù)據(jù)包由、校驗(yàn)位和停止位組成，只有通信雙方的數(shù)據(jù)包格式一致才能發(fā)通信。圖 2-2 串口數(shù)據(jù)包基本組成Figure 2-2 Basic components of a serial data packet通信的數(shù)據(jù)包基本組成如圖 2-2 所示，信號(hào)從起始位開始，到

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)抗干擾措施研究[J]. 孫傳鵬.  機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2019(01)
[2]基于CAN總線的礦井供電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 梁楠.  煤礦現(xiàn)代化. 2019(02)
[3]淺談信息化煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建[J]. 米鵬.  煤礦現(xiàn)代化. 2019(02)
[4]物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀探析[J]. 王詩瑩,滕海坤,李倫彬.  科技與創(chuàng)新. 2018(22)
[5]煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造問題分析及對(duì)策建議[J]. 姬生利,晁文鵬.  山東煤炭科技. 2018(11)
[6]適配多終端的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 方銳,李旭東,貢亮,黃亦翔,李彥明,劉成良,郭商羿.  實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2018(11)
[7]一種物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)架構(gòu)及設(shè)備接入實(shí)現(xiàn)研究[J]. 陳文藝,田創(chuàng).  信息技術(shù). 2018(10)
[8]基于GNSS的自主巡航四足機(jī)器人及遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 吳子岳,宋彥良,吳志峰,劉善民.  全球定位系統(tǒng). 2018(05)
[9]基于STM32和uCOS-Ⅲ的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 何世添,謝海昌.  輕工科技. 2018(08)
[10]WiFi通訊技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用[J]. 程瑞鵬.  煤. 2018(06)

博士論文
[1]基于路由器的主動(dòng)隊(duì)列管理算法研究[D]. 苑旭東.東北大學(xué) 2016

碩士論文
[1]基于OpenWrt的智能路由器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 李玄得.北京郵電大學(xué) 2016
[2]煤礦井下無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合研究及網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)[D]. 石玲玲.安徽理工大學(xué) 2015
[3]基于主動(dòng)隊(duì)列管理的網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法研究[D]. 張萌.南京郵電大學(xué) 2015
[4]基于MT7620A平臺(tái)無線網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D]. 陳瑋思.華南理工大學(xué) 2014
[5]基于ARM的多協(xié)議礦用網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 耿進(jìn)飛.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2014
[6]源于μC/OS-Ⅱ的實(shí)時(shí)調(diào)度算法研究[D]. 劉弢.湖南師范大學(xué) 2014
[7]基于μC/OS-Ⅱ的煤礦風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 郝蘭蘭.上海交通大學(xué) 2014
[8]嵌入式WSN數(shù)據(jù)采集融合網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 杜強(qiáng).西安電子科技大學(xué) 2013
[9]礦用網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)實(shí)時(shí)性研究[D]. 趙御宇.重慶大學(xué) 2012
[10]基于AQM的可信網(wǎng)絡(luò)擁塞控制研究[D]. 叢林尤.南京郵電大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3496577