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基于WIFI的井下移动智能信息系统研究

作　者: 胡瑞
导　师: 赵文涛
学　校: 河南理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: WIFI 人员定位 信息共享 移动智能信息系统
分类号: TN92
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 44次
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内容摘要


煤炭企业的快速发展，需要更新的技术保障，WIFI技术以其良好的传输质量得到快速的发展和普及，将WIFI无线通信技术应用到煤矿井下有着良好的普及前景，可以实现煤炭企业井下的智能管理，达到高效安全生产的目标，因此对基于WIFI技术建立包含人员定位、安全信息管理及矿井信息共享的井下移动智能信息系统的研究有十分重要的实际意义和很好的发展前景。本文针对传统井下无线通信技术存在的不足，分析研究WIFI技术在井下应用的优势，提出了基于WIFI技术的井下移动智能信息系统设计，实现了井下人员定位、井下安全管理以及矿井巷道信息共享等功能。首先分析了电磁波在井下巷道中的传播特性，基于各种特殊巷道分析并仿真，最后得出结论：巷道截面尺寸的大小以及巷道截面的形状对电磁波的传输都有一定影响，但是这种影响随着电磁波工作频率的增加逐渐变小；当井下电磁波的工作频率在1.5GHz以上时，其在巷道中传播衰减较小，适合用于井下无线通讯系统。对比分析传统井下无线通信技术存在的不足，提出基于WIFI技术的井下移动智能信息系统，设计了此系统的拓扑结构以及逻辑功能；研究分析井下常用的无线人员定位算法，并基于优秀的NN算法进行改进，实现了复杂度低、计算精度高的改进定位算法；在研究实现井下人员定位的基础上，分析井下人员导航以及井下生产系统的理论与设计，为实现更完善的智能管理系统提供思路。本文研究设计实现的井下移动智能信息系统对矿产行业的高效生产具有要意义。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
1 绪论  11-21
  1.1 课题背景及意义  11-12
  1.2 井下移动智能信息系统的原理与特点  12-13
    1.2.1 井下移动智能信息系统原理  12-13
    1.2.2 井下智能信息系统的主要特点  13
  1.3 矿山井下智能信息系统的发展现状及趋势  13-19
    1.3.1 安全监控系统及人员定位系统的发展  14-18
    1.3.2 井下智能信息系统的发展趋势  18-19
  1.4 本文主要工作及基本结构  19-21
2 矿山井下电磁波传播特性的研究  21-33
  2.1 井下电磁波传输的基本理论  21-24
    2.1.1 巷道中电磁波传播波模  21
    2.1.2 井下电磁波传输截止频率  21-23
    2.1.3 井下电磁波传输衰减率  23-24
  2.2 典型巷道中电磁波传播特性  24-31
    2.2.1 电磁波在圆形巷道的传播  25-27
    2.2.2 矩形巷道中电磁波传播  27-29
    2.2.3 拱形巷道中电磁波传播  29-31
  2.3 本章小结  31-33
3 井下常用无线技术  33-45
  3.1 RFID 技术  33-36
    3.1.1 RFID 系统结构及工作原理  33-34
    3.1.2 RFID 技术在井下的应用  34-36
  3.2 Zigbee 无线通信技术  36-39
    3.2.1 Zigbee 技术的体系结构  36-37
    3.2.2 Zigbee 系统的网络拓扑结构  37-38
    3.2.3 Zigbee 技术在井下的应用  38-39
  3.3 WIFI 技术  39-42
    3.3.1 802.11b 协议结构  39-41
    3.3.2 WIFI 系统网络结构  41-42
  3.4 WIFI 技术的优越性  42-43
  3.5 本章小结  43-45
4 基于 WIFI 的井下移动智能信息系统设计  45-57
  4.1 基于 WIFI 的井下移动智能信息系统结构  45-50
    4.1.1 系统的拓扑结构  45-47
    4.1.2 系统的逻辑功能  47-50
  4.2 基于 WIFI 的人员定位算法研究  50-55
    4.2.1 三角形定位算法  51-52
    4.2.2 基于指纹识别的定位算法  52-53
    4.2.3 基于指纹识别的改进的 NN 定位算法  53-55
  4.3 本章小结  55-57
5 系统实现及测试  57-77
  5.1 全系统信息通信实现  57-61
    5.1.1 全系统数据通信结构  57-58
    5.1.2 JDBC 技术  58-59
    5.1.3 ADO.NET 技术  59-61
  5.2 井下定位信号采集及发送的实现  61-64
    5.2.1 Android 系统  61-62
    5.2.2 信号采集应用程序开发  62-64
  5.3 基于指纹识别的定位算法实现  64-66
    5.3.1 信号强度与其传输距离研究  64-65
    5.3.2 巷道内定位算法的模拟测试  65-66
  5.4 人员定位以及信息共享实现  66-70
    5.4.1 人员定位开发实现  66-68
    5.4.2 井下信息共享的实现  68-70
  5.5 系统测试  70-76
    5.5.1 测试环境  70-71
    5.5.2 测试结果  71-76
  5.6 本章小结  76-77
6 总结与展望  77-79
  6.1 论文总结  77
  6.2 本系统展望  77-79
参考文献  79-83
作者简历  83-85
学位论文数据集  85

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信
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