煤礦井下無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合研究及網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì).pdf

1、近年來，煤礦安全生產(chǎn)對(duì)信息化水平要求越來越高，傳統(tǒng)的有線通信網(wǎng)絡(luò)因覆蓋范圍有限、適應(yīng)能力較差等原因，逐漸地采取無線通信作為補(bǔ)充手段。本文就是在這樣的環(huán)境背景下，提出煤礦井下有線、無線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，融合不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)想，進(jìn)而設(shè)計(jì)出異構(gòu)融合網(wǎng)關(guān)，通過網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的互相通信，擴(kuò)大井下網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的覆蓋范圍，為煤礦井下大型設(shè)備的無人值守、井下環(huán)境監(jiān)測(cè)以及地面遠(yuǎn)程監(jiān)控提供通信保障。
　　本文首先對(duì)井下的各種感知網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其在井

2、下的應(yīng)用方向等方面進(jìn)行了詳細(xì)介紹，接著總結(jié)了各種無線感知網(wǎng)絡(luò)和有線通信網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性。在此基礎(chǔ)上，提出了融合各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的分層融合網(wǎng)關(guān)模型，本文分別從軟硬件方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。
　　硬件方面，網(wǎng)關(guān)芯片系統(tǒng)采用MIPS24KC為核心的32位嵌入式微處理器Ralink RT5350作為硬件平臺(tái)，它同時(shí)具有AP熱點(diǎn)的接入功能、以太網(wǎng)交換接口、USB接口以及串口的支持，在RT5350的外圍擴(kuò)展出CC2530芯片，通過RT5350的全功能US

3、RT串口與CC2530通信。軟件方面，移植Open Wrt系統(tǒng)到RT5350中，設(shè)置OpenWrt系統(tǒng)對(duì)WiFi模塊的支持，網(wǎng)絡(luò)攝像頭可以通過WiFi網(wǎng)絡(luò)上傳視頻監(jiān)控信息，同時(shí)，網(wǎng)關(guān)還可以連接USB攝像頭完成視頻畫面采集。
　　為保證一個(gè)網(wǎng)關(guān)的失效不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的有效性，對(duì)網(wǎng)關(guān)采取了Mesh的組網(wǎng)方式，軟硬件的結(jié)合，使得網(wǎng)關(guān)能夠通過RJ45接口與外圍的快速以太網(wǎng)模塊連接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)與外部網(wǎng)絡(luò)的通信，內(nèi)部通過串口與ZigBee模塊通信

4、，外部網(wǎng)絡(luò)或者WiFi網(wǎng)絡(luò)都能夠控制ZigBee網(wǎng)絡(luò)或者接收ZigBee網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù);網(wǎng)絡(luò)攝像頭節(jié)點(diǎn)可通過RT5350的USB接口或者無線WiFi的方式將監(jiān)控視頻畫面發(fā)送到外部以太網(wǎng)，網(wǎng)關(guān)允許WiFi網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的智能終端對(duì)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的感知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，外部網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備也可通過以太網(wǎng)遠(yuǎn)程地控制井下設(shè)備，實(shí)時(shí)獲取井下信息。
　　異構(gòu)融合網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)了不同網(wǎng)絡(luò)內(nèi)終端的相互通信，即實(shí)現(xiàn)了基于不同業(yè)務(wù)類型、不同數(shù)據(jù)速率以及不同網(wǎng)絡(luò)類型的節(jié)點(diǎn)