一种井下多媒体无线通信网络的开发

论文摘要

近年来,我国经济的发展速度不断加快,对能源的需求变得越来越大。煤炭作为整个能源、化工行业的基础原料,需求与日俱增。随着煤矿开采规模不断扩大,越来越多的工人需要在井下作业,一套具备完整通信功能的矿井用通信平台的建立就显得尤为重要。井下综合通信系统为日常生产、人员安全提供了保障。但是目前,能够同时满足井下语音通信、影像传输、人员定位、考勤记录等多功能一体的综合通信系统,还不够完善,主要原因就是因为矿井环境的特殊性、复杂性。根据矿井通信目前的现状和实际需求,本文提出了一种基于IEEE 802.11协议的数字矿山综合无线局域网络,从而增加矿井安全性,提高矿井的劳动生产效率。并以此为背景,开发设计了数字矿山无线局域网数据终端系统。本文重点对以下几个方面进行了研究:(1)井下通信系统是集有线局域网、无线局域网于一身的综合网络,因此本文首先介绍了局域网的工作过程与原理、局域网的传播特性、协议标准等相关理论;(2)组建了井下综合通信系统信号传输模块的复用部分,并进行了冗余设计;(3)介绍了语音通讯系统的VOIP原理,VOIP话机内部结构和工作流程以及涉及的VOIP协议,给出了VOIP服务器的配置;(4)介绍了视频监控系统的发展历程,分析了视频监控系统的原理和组成,给出了井下监控系统组建的方案;(5)介绍了人员定位考勤系统方案的硬件整体框架,设计了其核心硬件,介绍定位系统的定位原理和软件实现;介绍了方案的硬件整体框架和各部分硬件模块的设计实现。本文基于无线局域网协议,提出了井下多媒体无线通信网络的设计与实现方案。通过本系统可以避免语音通讯、视频监控、定位考勤三套网络重复建设,提高通信线路的利用效率,节约了建设成本,提供井下通信综合服务。该无线网络具有传统井下有线通信系统所无法比拟的优越性,为数字化矿山的发展方向提供了可行性解决方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 井下通信分类
• 1.3 井下通信发展现状
• 1.4 选题意义
• 1.5 研究内容
• 第二章 系统建立理论概述
• 2.1 什么是WLAN
• 2.1.1 无线局域网主要协议802.11B 介绍
• 2.1.2 WIFI 介绍
• 2.1.3 802.11B 的基本运作模式
• 2.2 井下多媒体无线通信网络概述
• 2.2.1 井下无线三网合一系统总体需求和目标
• 2.2.2 系统总体设计原则
• 第三章 骨干网络建立
• 3.1 传输部分组建
• 3.1.1 传输部分组成
• 3.1.2 交换机
• 3.1.3 光电转换器
• 3.1.4 无线智能AP
• 3.1.5 传输线缆
• 3.1.6 连接接口
• 3.1.7 独立供电电源
• 3.2 中端传输部分的冗余设计
• 3.2.1 链路冗余
• 3.2.2 设备能源冗余
• 3.3 中端传输部分的可靠性分析
• 第四章 话音功能的设计
• 4.1 VOIP 原理介绍
• 4.1.1 VOIP 的基本传输过程
• 4.1.2 VOIP 电话系统的关键技术和标准
• 4.1.3 语音编码标准
• 4.2 井下无线语音通讯系统
• 4.2.1 无线VOIP 话机
• 4.2.2 语音通讯系统中端传输部分
• 4.2.3 无线语音通讯系统地面服务器
• 第五章 影像功能的设计
• 5.1 视频监控系统的发展及特点
• 5.2 无线视频监控系统
• 5.2.1 前端视频采集部分
• 5.2.2 中端传输部分
• 5.2.3 终端处理显示部分
• 5.3 无线视频监控系统特点优势
• 5.3.1 无线视频监控系统特点
• 5.3.2 无线视频监控系统优势
• 第六章 定位功能的设计
• 6.1 无线定位原理
• 6.1.1 基于小区基站标识（CELL BASE STATION ID）的定位方法
• 6.1.2 基于TOA 的定位
• 6.1.3 基于TDOA 的定位
• 6.1.4 基于到达角度（AOA）的定位
• 6.1.5 基于接收信号强度（RECEIVE SIGNAL STRENGTH RSS）的定位
• 6.2 井下无线定位考勤系统定位方式选择
• 6.3 井下无线定位考勤系统的组建
• 6.3.1 目前使用中的井下无线定位考勤系统
• 6.3.2 定位标签
• 6.3.3 传输系统
• 6.3.4 地面服务器
• 6.4 井下无线定位考勤系统的改进
• 6.4.1 井下无线定位考勤系统总体设计
• 6.4.2 井下无线定位考勤系统核心部件定位标签的硬件设计
• 6.4.3 定位标签的嵌入式软件设计
• 6.4.4 无线定位考勤系统服务器软件介绍
• 6.4.5 改进后的无线定位考勤系统特点
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献