井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)同通信技術(shù)的研究.pdf

1、近年來(lái)，煤礦物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)新興的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，集成了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)等。它將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在煤礦環(huán)境中，改變了傳統(tǒng)的礦井作業(yè)方式?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)的煤礦開采以動(dòng)態(tài)為組，其開采方式意味著無(wú)法在第一時(shí)間感知災(zāi)難發(fā)生的區(qū)域、時(shí)間、以及前兆。物聯(lián)網(wǎng)中的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以有效的解決井下信號(hào)盲區(qū)。該技術(shù)的特點(diǎn)是:分布式、動(dòng)態(tài)重構(gòu)以及自組網(wǎng)?？梢栽诰聵?gòu)建能夠預(yù)知井下災(zāi)難、電氣設(shè)備安全狀態(tài)以及人員定位等信息傳感平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)

2、整個(gè)礦區(qū)的統(tǒng)一管理。煤礦井下空間狹小、各種機(jī)電設(shè)備相對(duì)集中、環(huán)境中的電磁干擾嚴(yán)重、巷道的傾斜、拐彎、分支和巷道表面粗糙等特性。傳感器節(jié)點(diǎn)的能量有限性和無(wú)線通信的衰落限制了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，由于井下和陸地環(huán)境相比存在著很大差異，使得影響加大。研究表明協(xié)同通信技術(shù)中的分布式空時(shí)編碼可以解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)所受的影響。多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)可以解決煤礦井下嚴(yán)重的多徑衰落問題，其提供的空間分集增益能夠節(jié)省發(fā)射端的能量。但是，在井下安

3、裝多根天線將會(huì)非常困難，并且傳感器節(jié)點(diǎn)受能量、處理能力和體積的限制，使得MIMO技術(shù)受限制。協(xié)同通信技術(shù)利用相互鄰近的通信終端協(xié)作形成的虛擬天線陣列提供空間分集增益。因此，協(xié)同通信技術(shù)中的分布式空時(shí)編碼技術(shù)可以改善傳感器節(jié)點(diǎn)所受的影響。
　　本文的主要內(nèi)容安排如下：首先，介紹無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在煤礦物聯(lián)網(wǎng)下的應(yīng)用，結(jié)合井下特有的環(huán)境要求分析其存在的問題并指出適合解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)的方法;其次，介紹協(xié)同通信的基本概況，可以發(fā)現(xiàn)