礦山無(wú)線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中TinyOS的應(yīng)用研究.pdf

1、近些年來(lái)礦山安全事故的頻繁發(fā)生，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。礦山監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為能夠預(yù)知和預(yù)防礦山事故的系統(tǒng)。它的發(fā)展受到政府的高度重視。設(shè)計(jì)一種安全可靠的礦山無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不僅有助于減少礦山事故發(fā)生，而且有利于礦山安全事故防治系統(tǒng)的信息化、智能化和現(xiàn)代化。
　　本文通過(guò)對(duì)TinyOS操作系統(tǒng)進(jìn)行研究與改進(jìn)解決礦山無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的以下問(wèn)題。首先，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)礦山監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用光纖或網(wǎng)線的有線通信方式造成系統(tǒng)末端部署靈活性低，無(wú)法動(dòng)態(tài)

2、監(jiān)測(cè)移動(dòng)目標(biāo)和成本高的問(wèn)題，提出無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)合方式。其次，由于礦山監(jiān)測(cè)系統(tǒng)向高集成化和自動(dòng)化發(fā)展造成系統(tǒng)任務(wù)并發(fā)頻繁，任務(wù)調(diào)度失敗率高，易堵塞和實(shí)時(shí)性低問(wèn)題，本文提出在TinyOS操作系統(tǒng)中設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)任務(wù)的雙環(huán)自適應(yīng)任務(wù)調(diào)度算法來(lái)解決，該算法1400個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在1000s內(nèi)，系統(tǒng)丟包率為13％，任務(wù)調(diào)度失敗率維持在10％以內(nèi)。再次，針對(duì)視頻，語(yǔ)音和圖像等大量數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸存在傳輸效率低和誤碼率高的問(wèn)題，提出在TinyOS操作系

3、統(tǒng)中設(shè)計(jì)報(bào)頭壓縮方案來(lái)濾除冗余報(bào)頭信，提高數(shù)據(jù)傳輸率和降低網(wǎng)絡(luò)功耗。該方案在127節(jié)點(diǎn)分為4組的系統(tǒng)中，壓縮效率達(dá)到50％左右。最后，為測(cè)試改進(jìn)的TinyOS系統(tǒng)移植完整性，節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)空間和節(jié)點(diǎn)能耗的變化，動(dòng)態(tài)任務(wù)的雙環(huán)自適應(yīng)任務(wù)調(diào)度算法應(yīng)用效果，報(bào)頭壓縮方案應(yīng)用效果，設(shè)計(jì)礦山無(wú)線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試平臺(tái)。
　　測(cè)試和仿真結(jié)果表明，改進(jìn)后的TinyOS操作系統(tǒng)有效地提高礦山無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸效率，降低網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能耗，數(shù)據(jù)傳輸可靠