井下無線通信研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著煤炭工業(yè)的迅速發(fā)展，煤炭機(jī)械化、信息化程度越來越高，安全生產(chǎn)要求通信網(wǎng)絡(luò)能夠覆蓋整個(gè)礦洞。煤礦井下環(huán)境惡劣復(fù)雜，分支巷道和工作區(qū)對(duì)無線通信提出特殊的要求和挑戰(zhàn)，幾乎成為井下通信盲區(qū)?？煽康木聼o線通信成為亟待解決的問題。
　　一方面，由于井下分支巷道是一個(gè)地形復(fù)雜的地下封閉式空間，對(duì)無線信號(hào)的傳輸干擾十分嚴(yán)重，導(dǎo)致點(diǎn)到點(diǎn)無線通信間距小且差錯(cuò)高。另一方面，由于井下分支巷道相對(duì)獨(dú)立存在，分布在其中的節(jié)點(diǎn)有可能失效也可能隨著工作而增

2、加新的工作節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)容易發(fā)生變化。本文針對(duì)井下無線通信中存在的問題，提出一種易于實(shí)現(xiàn)的井下無線通信方案，設(shè)計(jì)了擁有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可動(dòng)態(tài)拓?fù)洹⒖煽總鬏數(shù)冗m應(yīng)井下環(huán)境特點(diǎn)的井下無線傳輸協(xié)議，并結(jié)合設(shè)計(jì)出的符合協(xié)議規(guī)范的硬件設(shè)備，對(duì)協(xié)議的可靠性、穩(wěn)定性、傳輸速率等性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
　　本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)結(jié)合模式理論和幾何光學(xué)法對(duì)井下巷道環(huán)境下無線信號(hào)傳輸特性進(jìn)行建模和理論分析，以及衰減模型的仿真

3、分析。
　　(2)在了解井下巷道中無線傳輸理論分析的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)了井下無線傳輸協(xié)議的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)地闡述了協(xié)議的層次劃分，以及各層提供的主要服務(wù)。
　　(3)詳細(xì)描述了設(shè)計(jì)物理鏈路及路由層的原理和方法。敘述了該層整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，提出并詳細(xì)設(shè)計(jì)了一種多信道、多接口的分布式數(shù)據(jù)傳輸方案，并解決由此引發(fā)的信道分配問題。同時(shí)，在該層設(shè)計(jì)了能快速建立路由的機(jī)制，并且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，設(shè)計(jì)了快速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)路由的機(jī)制來對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化做出快

4、速的適應(yīng)和響應(yīng)。
　　(4)詳細(xì)描述了傳輸應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)方法。闡述了井下無線傳輸協(xié)議在干擾嚴(yán)重的井下環(huán)境中如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠交付和流量控制，并且設(shè)計(jì)出提高網(wǎng)絡(luò)生命周期的心跳機(jī)制等。
　　(5)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了符合井下無線傳輸協(xié)議的設(shè)備硬件，包括:無線收發(fā)器模塊和各種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，以及其他所需的輔助功能模塊。
　　(6)給出了測(cè)試實(shí)驗(yàn)環(huán)境和大量不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的測(cè)試結(jié)果。描述了對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析過程，并且使用開發(fā)的