井下無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點部署與覆蓋關鍵技術研究.pdf

1、煤礦井下復雜多變的環(huán)境給巷道內的溫度、空氣濕度、氧氣含量和瓦斯含量等各種物理信息的搜集帶來了諸多困難。而傳統(tǒng)的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)大多是以有線通信方式部署，監(jiān)測點相對固定，維護成本高，難以滿足井下動態(tài)的、全方位的監(jiān)測需求。而利用無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點部署和覆蓋控制技術能夠對節(jié)點進行靈活部署，滿足不同應用場景的需求，提高網(wǎng)絡的覆蓋率和連通性，減少網(wǎng)絡的能量消耗，提高網(wǎng)絡的生存周期，將該技術應用到煤礦井下能夠有效地提高信息傳輸?shù)目煽啃裕瑴p少事故發(fā)

2、生隱患，保障煤礦井下生產人員的生命財產安全。所以本文把井下無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點部署和覆蓋關鍵技術作為課題的研究方向。
　　首先，介紹了煤礦井下傳感器網(wǎng)絡部署和覆蓋控制技術的研究現(xiàn)狀，總結了幾種基本的部署模型和覆蓋控制算法。傳統(tǒng)意義上的分簇算法只是對傳感器節(jié)點進行了簡單的分簇，并沒有對冗余節(jié)點進行休眠調度，而傳統(tǒng)意義上的休眠調度算法也沒有通過分簇的方式來均衡網(wǎng)絡節(jié)點的能量消耗，嚴重影響了網(wǎng)絡的生存周期。本文提出了一種基于k（k=2）重

3、矩形覆蓋的無線傳感器網(wǎng)絡分簇-休眠調度混合算法。該算法首先將部署的節(jié)點分成兩重，然后讓第一重節(jié)點活躍，第二重節(jié)點休眠，同時對第一重節(jié)點進行分簇并根據(jù)剩余能量大小選取簇頭，進行數(shù)據(jù)傳輸，最后當?shù)谝恢毓?jié)點中的某個節(jié)點死亡后，喚醒第二重節(jié)點中與之對應的節(jié)點，達到延長網(wǎng)絡的生存周期的目的。
　　k（k=2）重矩形覆蓋的無線傳感器網(wǎng)絡分簇-休眠調度混合算法是基于均勻部署的，對于上述均勻部署來說，離基站越近的位置的簇，所要發(fā)送的數(shù)據(jù)量就越多，

4、能量消耗的就越快，生存時間就越短。所以，本文設計了一種基于能量均衡的非均勻部署算法。該算法把煤礦井下的巷道劃分成大小相等的M個簇，依照每個簇所消耗的能量來決定簇內節(jié)點的放置數(shù)量，同時在各個簇內選取簇頭，利用簇頭節(jié)點轉發(fā)數(shù)據(jù)，使得各個簇的能量消耗成比例下降，從而使各個簇的能量同時耗盡，延長網(wǎng)絡的生存周期。
　　最后，使用Matlab軟件對其進行仿真實驗。實驗的結果表明，本文改進的算法在滿足網(wǎng)絡連通性與對井下巷道進行全覆蓋的同時，使網(wǎng)