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文檔簡介
1、煤礦井下復(fù)雜多變的環(huán)境給巷道內(nèi)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(diǎn)相對固定,維護(hù)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(luò)的節(jié)點(diǎn)部署和覆蓋控制技術(shù)能夠?qū)?jié)點(diǎn)進(jìn)行靈活部署,滿足不同應(yīng)用場景的需求,提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率和連通性,減少網(wǎng)絡(luò)的能量消耗,提高網(wǎng)絡(luò)的生存周期,將該技術(shù)應(yīng)用到煤礦井下能夠有效地提高信息傳輸?shù)目煽啃?,減少事故發(fā)
2、生隱患,保障煤礦井下生產(chǎn)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。所以本文把井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署和覆蓋關(guān)鍵技術(shù)作為課題的研究方向。
首先,介紹了煤礦井下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署和覆蓋控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀,總結(jié)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(diǎn)進(jìn)行了簡單的分簇,并沒有對冗余節(jié)點(diǎn)進(jìn)行休眠調(diào)度,而傳統(tǒng)意義上的休眠調(diào)度算法也沒有通過分簇的方式來均衡網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量消耗,嚴(yán)重影響了網(wǎng)絡(luò)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(luò)分簇-休眠調(diào)度混合算法。該算法首先將部署的節(jié)點(diǎn)分成兩重,然后讓第一重節(jié)點(diǎn)活躍,第二重節(jié)點(diǎn)休眠,同時(shí)對第一重節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分簇并根據(jù)剩余能量大小選取簇頭,進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,最后當(dāng)?shù)谝恢毓?jié)點(diǎn)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)死亡后,喚醒第二重節(jié)點(diǎn)中與之對應(yīng)的節(jié)點(diǎn),達(dá)到延長網(wǎng)絡(luò)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(luò)分簇-休眠調(diào)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(shí)間就越短。所以,本文設(shè)計(jì)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(gè)簇,依照每個(gè)簇所消耗的能量來決定簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的放置數(shù)量,同時(shí)在各個(gè)簇內(nèi)選取簇頭,利用簇頭節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),使得各個(gè)簇的能量消耗成比例下降,從而使各個(gè)簇的能量同時(shí)耗盡,延長網(wǎng)絡(luò)的生存周期。
最后,使用Matlab軟件對其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,本文改進(jìn)的算法在滿足網(wǎng)絡(luò)連通性與對井下巷道進(jìn)行全覆蓋的同時(shí),使網(wǎng)
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