基于礦井的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)MAC協(xié)議的設(shè)計與研究.pdf

1、我國是一個產(chǎn)煤大國、用煤大國，與西方發(fā)達國家相比，我國采礦安全狀況不容樂觀。每年發(fā)生的突發(fā)事故和傷亡人數(shù)都不在少數(shù)，煤礦安全也一直是人們和政府關(guān)注的重點。礦井環(huán)境復(fù)雜，地理條件特殊，把具有快速展開、自組織、多跳路由、動態(tài)拓撲等特點的無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN）用于礦井監(jiān)控和信息傳輸就成為了學術(shù)界關(guān)注的新熱點。針對將WSN網(wǎng)絡(luò)用于礦井的問題，展開的研究已經(jīng)取得一部分成果，但都沒有將WSN網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)急救災(zāi)通信聯(lián)系起來。從WSN網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議目前研究

2、成果來看，這些MAC協(xié)議都不是針對這種應(yīng)用環(huán)境設(shè)計的。針對這種情況，本文選定以下兩方面研究內(nèi)容：
　　一、構(gòu)建基于Ethernet和WSN的礦井監(jiān)控與應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)。這種礦井監(jiān)控與應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)有兩種工作模式：正常生產(chǎn)時，以工業(yè)以太網(wǎng)為井下信息傳輸主干網(wǎng)，以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為輔助通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)礦井信息可靠傳輸（這里的礦井信息包括環(huán)境參數(shù)的檢測，井下人員的定位信息，設(shè)備的檢測）；當發(fā)生礦難或有線通信網(wǎng)絡(luò)中斷時，由帶有兩種接口的網(wǎng)關(guān)節(jié)點喚醒

3、WSN網(wǎng)絡(luò)，快速形成Ethernet—WSN—Ethernet體系結(jié)構(gòu)，自動構(gòu)建礦井應(yīng)急救援通信系統(tǒng)，優(yōu)先傳送人員定位信息，實現(xiàn)地面與井下通信，提高救援效率。
　　二、針對這種特殊應(yīng)用環(huán)境，設(shè)計一種自適應(yīng)、高效、擴展性強的無線傳感網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議。采取在不同工作模式下，根據(jù)數(shù)據(jù)類型動態(tài)調(diào)整競爭機制，以實現(xiàn)兩種工作模式自動切換。根據(jù)這種機制，在正常工作模式下，語音數(shù)據(jù)優(yōu)先級最低；應(yīng)急救災(zāi)工作模式下，語音數(shù)據(jù)最先得到傳遞；采用由 SI