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zigbee無線瓦斯傳感器的研制項(xiàng)目立項(xiàng)可行性研究報(bào)告(編輯修改稿)

2026-05-19 22:33 本頁面

　

【文章內(nèi)容簡介】傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新生成。因此節(jié)點(diǎn)的可擴(kuò)展性體現(xiàn)了這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的健壯性。與以太網(wǎng)相比較，無線網(wǎng)因其自身的低成本特點(diǎn)，故障率是大于以太網(wǎng)的；再加上以太網(wǎng)在系統(tǒng)崩潰之后還可以通過重啟來恢復(fù)，而無線網(wǎng)絡(luò)只能通過自身的網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)了。針對此特點(diǎn)，我們計(jì)劃采用定期查詢策略，更新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)路由表，另外增加系統(tǒng)冗余來實(shí)現(xiàn)。6）網(wǎng)絡(luò)的快速收斂性鑒于無線網(wǎng)絡(luò)較之以太網(wǎng)故障率大的特點(diǎn)，在設(shè)置節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議時(shí)，如何在某個(gè)節(jié)點(diǎn)失效之后，迅速進(jìn)行調(diào)整，做出反應(yīng)，使得網(wǎng)絡(luò)傳輸不中斷，這就必須對其進(jìn)行快速收斂功能的強(qiáng)調(diào)。7）覆蓋控制技術(shù)對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中存在的冗余節(jié)點(diǎn)，如何利用節(jié)點(diǎn)的冗余特性進(jìn)行休眠調(diào)度，延長網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間，是一個(gè)重要研究內(nèi)容。覆蓋控制技術(shù)通過節(jié)點(diǎn)調(diào)度等手段，在不影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋性和連通性的前提下，控制網(wǎng)絡(luò)中活躍節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，使冗余節(jié)點(diǎn)交替工作，從而達(dá)到延長網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間的目的。8）網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要實(shí)現(xiàn)一些基本的安全機(jī)制：如機(jī)密性、消息認(rèn)證、消息完整性鑒別、認(rèn)證廣播和安全管理等。雖然在安全研究方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)并沒有引入太多新的內(nèi)容，但是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)決定了它的安全與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全在研究方法和實(shí)現(xiàn)手段上存在明顯的區(qū)別。創(chuàng)新點(diǎn)： 1）研制可綜合使用的固定安裝傳感器和人員攜帶移動傳感器，使得偵測范圍更廣，數(shù)據(jù)更全面；2）原有煤礦安全檢測技術(shù)沒有自定位功能，而人員定位系統(tǒng)也沒有加上瓦斯監(jiān)控單元，使得監(jiān)控與定位兩張皮，在此使用自定位技術(shù)加強(qiáng)對位置信息的跟蹤；3）節(jié)點(diǎn)按功能分別研制，包括協(xié)調(diào)器、路由器、FFD端設(shè)備和RFD端設(shè)備4種；4）在使用了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)之后，由其自組織的特性使得系統(tǒng)安全性更強(qiáng)，更加穩(wěn)定；5）利用了ZigBee新技術(shù)之后，使原來藍(lán)牙，WiFi等能耗過大的問題得到了解決；6）目前，使用ZigBee技術(shù)對煤礦的瓦斯監(jiān)控尚處于研究階段，本公司申請產(chǎn)品的研制與開發(fā)。（2）項(xiàng)目的技術(shù)來源 “ZigBee無線瓦斯傳感器的研制”屬企業(yè)自主開發(fā)項(xiàng)目，開發(fā)完成后具有自主知識產(chǎn)權(quán)。（3）本項(xiàng)目國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、存在的主要問題及近期發(fā)展趨勢。從21世紀(jì)開始，以無線方式傳輸?shù)钠霞蓚鞲衅骷夹g(shù)便引起了學(xué)術(shù)界、軍界和工業(yè)界的極大關(guān)注，美國和歐洲相繼啟動了許多關(guān)于無限傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究計(jì)劃。特別是美國通過國家自然基金委、國防部等多種渠道投入巨資支持傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究。美國國防部把Smart Sensor Web(SSW)定為國防部科學(xué)技術(shù)5個(gè)尖端研究領(lǐng)域之一。美國陸軍提出了“靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)通信”計(jì)劃。目標(biāo)是建設(shè)一個(gè)通用通信基礎(chǔ)設(shè)施，支援前方部署，將無人值守式彈藥、傳感器和未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)所用的機(jī)器人系統(tǒng)連成網(wǎng)絡(luò)，以便成倍地提高單一傳感器的能力，從而提高未來戰(zhàn)系統(tǒng)的生存能力。美國能源部與美國Sandia國家實(shí)驗(yàn)室合作，共同研究用于地鐵、車站等場所的防范恐怖襲擊的對策系統(tǒng)。美國英特爾公司發(fā)布了“基于微型傳感器網(wǎng)絡(luò)的新型計(jì)算發(fā)展規(guī)劃”，表明它將致力于微型傳感器網(wǎng)絡(luò)在預(yù)防醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、森林滅火乃至海底板塊調(diào)查、行星探查等領(lǐng)域的應(yīng)用。我國對新型片上集成無線傳感器的研究啟動較晚，因此在這個(gè)領(lǐng)域的研究相比與國外的程度較低。較早進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)研究的單位包括哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大、湖南大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、南京大學(xué)、國防科技大學(xué)、東北大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、電子科技大學(xué)、浙江大學(xué)、中國科技大學(xué)、北京郵電大學(xué)和北京交通大學(xué)等院校，以及中科院軟件所、計(jì)算所、電子所、自動化所、合肥智能機(jī)械所、沈陽自動化所近年來，更多院校和科研機(jī)構(gòu)加入到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究工作中來。目前，國家973計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和國家863高技術(shù)計(jì)劃都設(shè)立專項(xiàng)資助該領(lǐng)域的理論、方法和關(guān)鍵技術(shù)研究。總體而言，我國在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的研究工作還很少。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一門新興技術(shù)，國內(nèi)與國際水平的差距并不很大，及時(shí)開展這項(xiàng)對人類未來生活影響深遠(yuǎn)的前沿科技的研究，對整個(gè)國家、社會及經(jīng)濟(jì)將有重大的戰(zhàn)略意義。目前煤礦監(jiān)控系統(tǒng)多為有線形式, 實(shí)現(xiàn)對全礦井環(huán)境參數(shù)的無線監(jiān)測還具有一定的局限性, 不可避免地留下大量的安全隱患。當(dāng)煤礦地面監(jiān)管中心的測控主機(jī)距離礦井很遠(yuǎn), 井上部分總線鋪設(shè)的距離會很大, 硬件投入成本、運(yùn)行成本和維護(hù)成本都會很高。如果井下傳感器的分布比較分散, 適合多條總線從不同出口上傳到地面, 再由這些位置連接到煤礦相關(guān)部門服務(wù)器上時(shí), 布線量就會成倍增加, 各類成本也會成倍增加。有一些采取無線方式的，使用人員手持式瓦斯監(jiān)控器，這種方式可以讓地下作業(yè)的人員實(shí)時(shí)地測量瓦斯?jié)舛龋蠀s無法獲取該數(shù)據(jù)，無法達(dá)到完全控制安全隱患的程度。綜合研制固定安裝傳感器和人員攜帶移動傳感器以及將無線傳感器定位技術(shù)與瓦斯監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合在國內(nèi)外并不見報(bào)道，在山西省目前還沒有此項(xiàng)技術(shù)，我公司根據(jù)目前市場的需要，結(jié)合公司現(xiàn)有的技術(shù)已經(jīng)著手此技術(shù)的研究。項(xiàng)目提出背景、意義及必要性（1）項(xiàng)目技術(shù)攻關(guān)的必要性開發(fā)一套用于煤礦安全監(jiān)控的，具有人員定位功能的，以固定安裝與人員攜帶移動方式相結(jié)合的無線傳感器，是由其社會及經(jīng)濟(jì)需求所決定的。安全生產(chǎn)是社會進(jìn)步和人類發(fā)展的重要保證。盡管20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)為未來的進(jìn)步構(gòu)筑了堅(jiān)實(shí)的平臺,新的采礦方法和技術(shù)將不斷被采用、采礦業(yè)將向智能化和無人化的方向發(fā)展。但是,目前傳統(tǒng)的采礦方法依然占據(jù)著主導(dǎo)地位,是其他采礦方法在短時(shí)

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