基于WSN的矿井环境监测及人员定位系统的设计与实现

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1、声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：—龇关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它子复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学

2、校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：—1岛—髯』净。——一日期：——上吐L厶△L导师签名：垂鱼选日期：>p嘎f．f5．．太原理工大学硕士研究生学位论文基于WSN的矿井环境监测及人员定位系统的设计与实现摘要煤炭作为中国的传统能源之一，是国民经济发展的重要支柱。近年来，随着人们对煤矿安全的重视，煤矿的开采越来越朝着智能化、信息化甚至多元化的方向发展。在对井下的监测环境和人员定位要求越来越高的同时，传统的煤矿安全监测系统开始暴露出诸多

3、问题。正在这个时期物联网应运而生，而作为物联网的支撑技术的无线传感器网络作为一种低功耗、低成本的信息采集和处理技术开始进入煤炭行业，也逐渐成为人们研究的方向，通过近二十年的研究与论证，无线传感器网络完全可以适用于矿井环境的监控甚至人员定位中。本文所做的工作如下：1．结合矿井应用背景，针对无线传感器网络，提出一种基于无线传感器网络的矿井环境监测及人员定位系统。采用无线的通信方式和Mesh网络结构的监控系统将为矿井的安全生产提供更加可靠的保障。矿井监测系统的主要功能是对环境参数进行监测和对井下人员进行定位。2．在无线传感

4、器网络中，路由协议和定位算法是当之无愧的核心技术，本论文将着重从这两方面下手，对系统进行设计和分析，设计一个合理可靠的环境监测及人员定位系统。并介绍了传感器节点软硬件设计原则，给出软硬件的设计的流程图及电路图。3．结合无线网络网格Mesh的特点，搭建一个混合Mesh结构的的系统总体框架图，对比普通网络与无线传感器网络路由，验证传统的ADOV路由协议可以作为系统的路由协议使用。4．综合考虑节点硬件开销条件和矿井应用背景，提出基于质心迭代的DV．Hop定位改进算法和基于四边形分解的质心算法来实现系统定位功能，该算法对硬件

5、要求较低，简单易行，满足系统的定位要求。然后介绍了OPNET对太原理工大学硕士研究生学位论文于定位算法的详细建模过程，最后利用软件OPNET和matlab分别对改进的质心算法和DV—Hop进行建模仿真，并对结果进行详细分析。通过实验建模验证，排除一些外在环境的影响，本系统结构稳定，通信效果较好，网络搭建合理可行，易于进一步的扩展。改进定位算法的定位精度有了较大的提高，达到了预期的设计目的，可以很好的满足矿井人员定位和环境的监测的需要。关键词：无线传感器网络，矿井监测，Mesh网络，AODV路由，定位太原理工大学硕士研

6、究生学位论文DESINGANDIⅣⅢLEⅣ匝Nn气T10N0FM【NEENVIRONⅣ匝N1’ALANDPERSONNELPOSITIONINGSYSTEMBASED0NWSNABSTRACTCoalasoneofthetraditionalenergyinChina，isanimportantsupporttothedevelopmentofnationaleconomy．Inrecentyears，coalminingismoreintelligentized，informationalandevenmoredi

7、versified，withmoreattentionarepaidtosaftyofthecoalmining．Besidesitismorenecessarytotestenvironmentandlocalizedthepersoninmine，formuchmoreproblemsareexposedfortraditionalcoalminesafetymonitoringsystem．WiththedevelopmentofInternetofThings，WirelessSensorNetwork(WS

8、N)whichisakindoflowpowerconsumptionandlowcostnetworkininformationacquisitionandprocessingtechnologyisusedinminingindustry,SOmoreandmorepeoplestudyit．WSNwhichhasbeenresearche