煤田火区远程无线传感器网络监测系统设计与构建

鉴于我国煤田监控预警困难,提出了一种监测简单、迅速、精确且使用效果好的煤田火区参数动态监测的无线传感器网络监控系统方案,实现对煤田自燃趋势进行跟踪预报、预警、回查等功能,实时监测煤田火区动态。系统结合红外温度采集装置和红外成像技术,进行了火区全面覆盖的温度监测,动态采集数据以定义坐标点温度值的形式进行传输,形成一套完整可行的煤田火区参数监测无线传感器网络系统。结合模拟煤田火区监测实验中采集的温度数据,确定高温采集点坐标温度值的计算方法,提出有效预防和控制煤田火灾的方案,具有良好的研究意义和应用前景。

无线传感器网络煤田火区监测系统的可靠性技术

可靠性技术是无线传感器网络在煤田等大面积环境监测的关键,其中时钟同步和数据远程传输是两个中心环节。本文针对现有时间同步算法计算量大、对硬件要求高的不足,提出了线性拟和修正和自校正相结合的时间同步算法。在TCP/IP远程通信中,为了保证无线传感器网络与移动网络之间通信的可靠性,设计了Winsocket下的自适应心跳包技术,实现了判断远程传输网络连接状况、在网络堵塞或中断时自动重新连通。新疆松树头和大泉湖火区的无线传感器网络系统运行测试结果表明,本文时钟同步算法可以有效降低时间累计误差,心跳包技术可以实现稳定可靠的远程数据通信。

新型的煤田自燃火灾无线传感器网络监测系统

以新疆煤田自燃火灾监测为例,介绍了新疆煤田自燃对于地质和环境的危害以及监测的必要性;提出了采用新兴的无线传感器网络技术进行监测,介绍了无线传感器网络的概念、特点以及应用于新疆煤矿自燃监测时的关键技术和网络结构;说明了无线传感器网络十分适合于新疆煤田自燃火灾监测。

基于无线传感器网络的油罐区火灾监测系统

为了有效地监测油罐区的状态和实时预警油罐区火情,设计了基于无线网络的油罐区火灾监测系统。将无线传感器技术应用于油罐区的火灾监测,选择温度、湿度、烟雾、一氧化碳、二氧化碳、可燃气体这6个物理量作为监测对象,采集油罐区各个油罐的相关参数,实时将数据传输到服务器和客户端。设计油罐区火灾预警专家系统,实时分析油罐区温度、湿度、烟雾、一氧化碳、二氧化碳、可燃气体等数据变化,监测油罐区状态。基于无线网络的油罐区火灾监测系统,硬件结构只有数据采集节点模块、网关、服务器端,价格便宜,系统无需现场布线及复杂的安装调试过程,安装方便,经济性远高于其他监测系统。

煤矿采空区无线传感器网络路由协议研究

针对现有的基于能量均衡的无线传感器网络路由协议不适应煤矿采空区应用的问题,提出了一种非均匀分簇能量均衡路由协议,即UCEB-CMF协议。该协议原理如下:优化候选簇首的选择机制,有效保证剩余能量大的传感器节点优先成为候选簇首;改进非均匀竞争半径的计算公式和候选簇首的竞争方法,在考虑剩余能量的基础上,增加了对簇首节点到Sink节点距离的考量,从而实现能耗均衡;针对煤矿采空区传感器节点易消亡的特点,提出了一种多路径路由算法,从而实现数据传输的持续性。仿真结果表明,该协议能有效均衡传感器节点能耗,延长无线传感器网络的生存期,适用于煤矿采空区。

无线传感器网络在煤田远程监控中的GPRS实现

为了解决无线传感器网络与监控中心之间的远程通信问题,在无线传感器汇聚节点添加了GPRS模块并编写出相应的控制程序。监测节点采集的数据传到汇聚节点,由处理器ATmega128L处理之后通过GPRS模块SIM300发送到GPRS网络,最终到达与Internet网相连的服务器终端,服务器终端也能对监测节点进行远程控制。详细给出了利用中断进行采集命令的发送以及采集数据传回的过程,并提供了相关程序。在新疆煤田灭火工程处对系统进行测试,结果表明该系统能很好地实现实时双向传输的功能。

用无线传感器监测大面积煤田火灾的设想

以煤田自燃火灾监测为例,介绍了煤田自燃对于地质和环境的危害,以及监测的必要性。提出了一种新兴的监测技术——无线传感器网络,认为该网络十分适合于煤田自燃火灾的监测。

矿井采空区无线传感器网络路由协议研究

研究和设计了一种适用于煤矿采空区的无线传感器网络路由机制。首先对LEACH协议的簇头选举机制进行了改进,在计算阀值时添加剩余能量参数,然后采用改进后的协议和多径路由机制设计了煤矿采空区无线传感器网络路由算法,最后通过NS-2仿真平台进行了实验。实验结果表明,改进后的协议与原协议相比,提高了网络中节点的能量有效性,延长了网络的生命周期。

高分辨地电阻率探测与互联网络远程监测煤田火烧区

为发现、治理、监控煤田火烧区,将互联网的创新成果深度融合于传统地勘技术领域之中,开发了具有探测火烧区范围和中心温度、连续采集、高温传感、远程遥控等主要功能的永久性的无线传感器网络远程监测系统.研发出新型传感器节点,能够与单极-偶极装置互联储存并发送探测数据,同时将高温探头直接放置于地下火烧区巷道进行监测;通过带保护电路的太阳能供电装置,为现场数据采集网络提供了持续充足的能源;由移动通信网和互联网将信号传送到监测中心,实现远程控制监测;在新疆地区的12个火烧区同时部署了所研发的监测系统,至今已工作45个月,表明采取的技术措施可以保障监测系统的免维护长期稳定运行.乌鲁木齐监测中心收到110多万条现场信息,授权后可任意查询、永久保存,为新疆大面积煤田自燃火区的治理和保卫治理成果,提供基础数据.研究结果表明,充分发挥互联网在地球物理探测监测中的优化和集成作用,对提升煤田地质基勘查的创新和生产能力,具有重要的意义.

煤矿无线传感器网络可靠数据传输协议

针对煤矿无线传感器网络数据流特点,设计了一种基于节点地理位置信息、集成MAC和路由的无线传感器网络可靠数据传输协议。该协议采用概率性唤醒工作方式,根据本地节点的连通度、节点自身的剩余能量信息和区域事件发生概率选择转发节点,同时引入备用节点,在主节点发生故障时自动转换为主节点进行数据转发,保证数据可靠传输。仿真结果表明,该协议能够降低无线传感器网络节点能量消耗,保证数据传输的实时性,提高数据传输的可靠性。

基于链路质量的无线传感器网络路由量度研究

选择合适的路由量度对于提高无线传感器网络的路由效率而言至关重要。综述了现有无线网络几种典型的路由量度,并通过实验研究,发现了无线传感器网络的通信链路存在着高丢失率、非对称性等特点;进而分析了采用传统单一的路由量度方法在设计无线传感器网络路由协议时存在的不足;通过定义链路连接门限β,提出了一种基于Hops与ETX相结合的混合路由量度方法;将此路由量度方法应用于AODV协议中,仿真结果表明所提出的混合路由量度是一种高吞吐量,低丢失率的量度方法,能够为无线传感器网络高效路由协议的设计提供有价值的参考。

基于矩法估计量的无线传感器网络路由度量

采用有效的路由度量来计算开销是无线传感器网络路由协议设计的基础.首先通过实验研究,发现无线传感器网络的底层通信链路存在着丢包、非对称等特点,但是现今的路由度量大多是假设底层链路在理想的状况下提出来的;其次,通过测量无线传感器网络链路的正向与反向的包接收率,求出了二者之间的矩法估计量,并建议以此作为新的路由度量方法;接着,对传统的AODV协议进行了修改,将矩法估计量代替原有的最小跳数度量,并用NS-2进行了仿真,结果表明基于矩法估计量的路由性能比原有以最小跳数为度量的协议性能在端到端的吞吐量、丢包率等方面有了很大的改进.

基于“热”节点轮转的无线传感器网络协议

PEGASIS-I协议是为了解决PEGASIS协议中信息传输时延长、网络维护代价大、节点与节点之间存在长链等缺点而提出的一种基于扇形的无线传感器网络协议,但该协议存在根节点能量负载过大、容易死亡的缺点。为了解决该缺点,在PEGASIS-I协议的基础上提出一种基于"热"节点轮转的新协议,新协议设计了"热"节点轮转机制与"相似"节点群择一发送机制。当网络中非叶子节点能量耗损过多时,"热"节点轮转机制可将其变成叶子节点,防止其过早死亡。"相似"节点群择一发送机制能显著减少网络通信量,进一步延长网络生存时间。Matlab仿真表明:与PEGASIS-I协议相比,新协议有效延长了网络生存时间。

基于无线传感器网络的手持终端设计

以油罐区的安全防治为背景,设计开发出一种便携式的基于无线传感器网络的手持终端设备,用以实现对油罐区各储油罐的实时信息监控。手持终端以CC2530作为主控芯片,在ZigBee协议栈Z-Stack的基础上设计程序,和分布在油罐区的采集节点共同组建了ZigBee无线传感器网络,使用者可以搜索并选择无线传感网络中存在的节点,实时查看该节点的温湿度、可燃气体浓度等与火灾相关的参数信息。文章提供了手持终端的硬件组成模块和电路原理图,并结合功能需要给出软件设计方案。

机场助航单灯监控无线传感器网络低能耗路由研究

为合理利用节点有限的资源,完成高效的数据采集任务,延长无线传感器网络使用寿命,以机场进近区助航灯的无线传感器网络监测为研究对象,提出了针对机场助航灯监测的基于分区的WSN(Wireless Sensor Network)路由协议AL-CADE(Airfield Lighting-Clustering Algorithm based on Distance and Energy)。该协议将监控区域按助航灯分布的地理位置分成几个区域,在各分区中设置了高级节点作为中继节点。对椭圆分区内节点进行了簇头数优化,提出了基于能量和距离分布的簇头选举算法。仿真结果表明:该协议可有效降低节点能耗,延长网络寿命。助航灯监控系统的使用对保障飞机的起飞和着陆安全,提高机场维修工作效率和维修保障能力十分重要。

第三代新疆煤田火区无线监测系统的设计分析

在对第二代新疆煤田火区无线监测系统的运行情况分析判断的基础上,结合各个传感器所采集的历史数据,得出了现有第二代新疆煤田火区无线监测系统的4点不足:1根据分析温度采集器(节点)能源不足;2数据库的数据处理故障;3监测功能单一;4监测系统的展示功能较为简单。针对这些不足,提出了相应的解决方案,并以该方案为基础设计出第三代新疆煤田火区无线监测系统,使新疆煤田火灾在测温、测气、大屏展示等功能方面更加完善、稳定、可靠,形成新的火灾监控模式。

基于链路层重传的传感器网络可靠传输模型

无线传感器网络的通信链路是极其不可靠的。提出了路径效率这一新的链路质量度量参数,以路径效率为主要指标分析了传统的数据链路层可靠传输模型,并提出了一种以效率为中心的组确认模型,该模型通过减少反向链路数据重传请求包的个数,有效地降低数据传输中的冗余信息,极大地提高网络的路径效率,从而节约能耗。通过NS-2仿真工具对组确认模型的性能进行了测试,结果表明该模型更适合于资源受限的传感器网络的应用。

大型医院病区无线网络监控系统的设计研究

针对大型医院场所利用无线网络组网的可移动性、灵活性、及时性和低成本优势,采用无线网络产品,构建了基于ZigBee的无线网络监控系统。无线网络监控系统与原有的医院医疗管理系统的有线网络应用系统相结合,使整个医院处于一个整体的计算机网络系统管理之下,大大提高了医院医疗管理系统的效率。

多参数无线监测采空区内煤层自燃发火技术的研究

利用无线传感网络及信息采集和传输技术,开展无线传感器网络的拓扑控制、网络协议、网络安全、时间同步、数据融合与管理、嵌入式操作系统、应用层软件等技术以及监测节点、主控接点和无线传感器网监控系统的开发和研究。根据井下采煤工作面采空区煤尘自燃所产生的温度、气体变化,以最低的能耗实现对采空区检测,代替传统点监测技术,在监测区域布置多个无线参数传感器,自适应形成无线监测网络，自发协同地感知各点环境参数，实现封闭危险区域多参数在线连续监测。

新疆煤田火区监测系统的设计

本文首先分析了地理信息技术(GIS)、遥感技术(RS)以及无线传感器网络技术用于新疆煤田火灾监测的可行性,其次将三者结合设计了新疆煤田火灾监测系统的系统结构和各个功能模块。