本文關(guān)鍵詞：面向煤層氣開發(fā)的WSN技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network, WSN)主要結(jié)合了傳感器技術(shù)與無線技術(shù),隨著技術(shù)的成熟逐漸被應(yīng)用到越來越多的領(lǐng)域,其不僅在軍事上和醫(yī)學(xué)上應(yīng)用前景廣泛,而且在工業(yè)領(lǐng)域具有更加不可估量的價(jià)值。無線傳感網(wǎng)絡(luò)具有大規(guī)模、可擴(kuò)充性等特點(diǎn),通常被應(yīng)用在一些環(huán)境復(fù)雜、地勢險(xiǎn)峻的山區(qū)或者通視性良好的地區(qū)。無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,不但解決了復(fù)雜地區(qū)中控室與現(xiàn)場的通訊鏈路問題,而且降低了運(yùn)營成本、提高了經(jīng)濟(jì)效率,為工業(yè)開發(fā)提供了可靠的技術(shù)支持。本文主要針對(duì)山西煤層氣開發(fā)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)出一套無線傳感網(wǎng)絡(luò)以及相應(yīng)的子系統(tǒng)。以達(dá)到廣大井區(qū)在低成本的投入下,提高自動(dòng)化、信息化的水平,實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程監(jiān)控,無人值守”的安全、高效的生產(chǎn)管理模式。具體內(nèi)容如下：1.面向煤層氣開發(fā)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析與設(shè)計(jì)面向煤層氣開發(fā)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)具有易擴(kuò)充、易組網(wǎng)、自愈合、交互性等特點(diǎn)。本項(xiàng)目采用樹形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主干網(wǎng)絡(luò),以“根-枝-葉”為主要節(jié)點(diǎn),并且在此基礎(chǔ)上自主開發(fā)相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)。2.面向煤層氣開發(fā)的WSN的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)無線管理子系統(tǒng),負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)視與控制。通過此系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)掌控每個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障節(jié)點(diǎn)并進(jìn)行處理。動(dòng)態(tài)自愈合技術(shù),是基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主干網(wǎng)絡(luò)而開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)主干運(yùn)行鏈路出現(xiàn)問題時(shí),通過動(dòng)態(tài)自愈合技術(shù)轉(zhuǎn)換到備份運(yùn)行鏈路上,實(shí)時(shí)保障了鏈路的連通性,解決了由于故障節(jié)點(diǎn)帶來的網(wǎng)絡(luò)癱瘓問題。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的無線傳輸數(shù)據(jù)包具有“類型、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)內(nèi)容”的統(tǒng)一格式,其中,類型指明數(shù)據(jù)包所包含的信息內(nèi)容,數(shù)據(jù)長度指明數(shù)據(jù)內(nèi)容的長度。根據(jù)終端管理子系統(tǒng)接收和發(fā)送情況,數(shù)據(jù)包可分為接收包和命令包兩大類。節(jié)點(diǎn)將重要信息以無線傳輸數(shù)據(jù)包的格式傳輸并且解析顯示在終端管理子系統(tǒng)上,實(shí)現(xiàn)終端管理子系統(tǒng)對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的監(jiān)督,同時(shí)終端管理子系統(tǒng)將命令包發(fā)送到各個(gè)節(jié)點(diǎn)上,實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)點(diǎn)的控制。3.面向煤層氣開發(fā)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)及結(jié)論通過搭建無線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行相關(guān)性能以及功能實(shí)驗(yàn)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)以及碼率等參數(shù),分析網(wǎng)絡(luò)的可靠性以及可行性,并對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行再次優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感網(wǎng)絡(luò) 自愈合 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 管理子系統(tǒng) 數(shù)據(jù)包
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 研究背景9
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及意義9-11
• 1.3 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)11-12
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排12-13
• 2 面向煤層氣開發(fā)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的分析與設(shè)計(jì)13-26
• 2.1 面向煤層氣開發(fā)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析13-15
• 2.1.1 煤層氣開發(fā)特點(diǎn)以及需求分析13-14
• 2.1.2 無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析與設(shè)計(jì)14-15
• 2.2 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成15-20
• 2.2.1 分支級(jí)網(wǎng)絡(luò)17-18
• 2.2.2 無線主干級(jí)網(wǎng)絡(luò)18-20
• 2.3 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的主要系統(tǒng)組成20-23
• 2.3.1 無線主干網(wǎng)子系統(tǒng)21-22
• 2.3.2 無線網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)22-23
• 2.4 無線節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)可靠性分析23-25
• 2.4.1 無線網(wǎng)絡(luò)可靠性概念23-24
• 2.4.2 無線網(wǎng)絡(luò)主要可靠性機(jī)制24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 3 無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)26-51
• 3.1 無線節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)自愈合技術(shù)26-30
• 3.1.1 功能描述26
• 3.1.2 系統(tǒng)模型26-28
• 3.1.3 偽代碼描述28-30
• 3.2 無線管理子系統(tǒng)30-33
• 3.2.1 子系統(tǒng)描述30-31
• 3.2.2 構(gòu)造節(jié)點(diǎn)樹31-33
• 3.3 無線傳輸數(shù)據(jù)包33-43
• 3.3.1 數(shù)據(jù)包設(shè)計(jì)33-39
• 3.3.2 數(shù)據(jù)包偽代碼描述39-40
• 3.3.3 數(shù)據(jù)包的管理40-43
• 3.4 系統(tǒng)配置文件43-47
• 3.4.1 文件格式設(shè)計(jì)43-45
• 3.4.2 配置文件的管理45-47
• 3.5 系統(tǒng)程序日志文件47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-51
• 4 實(shí)驗(yàn)性能分析以及結(jié)論51-65
• 4.1 無線節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)51-52
• 4.2 網(wǎng)絡(luò)路由多跳實(shí)驗(yàn)52-55
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容52
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方案52-54
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及結(jié)論54-55
• 4.3 無線節(jié)點(diǎn)自動(dòng)路由及網(wǎng)絡(luò)自愈合功能測試實(shí)驗(yàn)55-60
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容55-56
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)方案56-57
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及結(jié)論57-60
• 4.4 主節(jié)點(diǎn)距離測試60-64
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容60
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)方案60-61
• 4.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及結(jié)論61-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 致謝69-70

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