井下巷道WSN節(jié)點(diǎn)覆蓋模型及算法研究.pdf

1、保障井下人員和車輛等財(cái)產(chǎn)的安全是井下安全生產(chǎn)的關(guān)鍵問題,而井下地質(zhì)復(fù)雜,結(jié)構(gòu)縱橫交錯(cuò),安全事故時(shí)有發(fā)生,有線傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)法完全滿足安全生產(chǎn)的要求,而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)因其成本低廉、體積小巧、部署靈活的特點(diǎn)被運(yùn)用其中。井下的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立關(guān)鍵在于傳感器節(jié)點(diǎn)的部署,其它應(yīng)用場(chǎng)景的節(jié)點(diǎn)部署方式已經(jīng)不適用于井下環(huán)境。因此如何在井下部署傳感器節(jié)點(diǎn)以及如何管理這些不同種類的傳感器網(wǎng)絡(luò)是安全生產(chǎn)的重要技術(shù)手段。
　　本文在分析井下巷道的狹

2、長(zhǎng)空間環(huán)境的基礎(chǔ)上,運(yùn)用其空間特性,使得相鄰節(jié)點(diǎn)之間的部署距離靈活多變,降低其受固定的巷道寬度的影響程度,大大的減少了完全覆蓋時(shí)所需傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)冗余,進(jìn)而降低了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的成本開支。再結(jié)合電磁環(huán)境選擇了適合井下應(yīng)用的傳感器節(jié)點(diǎn)感知模型以及無(wú)線信號(hào)最適合于此環(huán)境的傳播損耗模型,最后利用數(shù)學(xué)幾何的方式給出了一種基于等腰三角形的節(jié)點(diǎn)覆蓋模型。經(jīng)仿真實(shí)驗(yàn),模型較正多邊形的覆蓋模型來說能有效地減少節(jié)點(diǎn)部署的數(shù)量,降低節(jié)點(diǎn)冗余。
　　

3、為解決巷道中多環(huán)境量信息采集的需要和時(shí)時(shí)覆蓋的質(zhì)量保障,在等腰三角形節(jié)點(diǎn)覆蓋模型的基礎(chǔ)上,采用一種等分交替休眠的覆蓋策略,以主巷道中的sink節(jié)點(diǎn)發(fā)起對(duì)子巷道中的傳感器節(jié)點(diǎn)的休眠調(diào)度,使得多種不同的傳感器類型節(jié)點(diǎn)覆蓋之間能夠無(wú)縫切換,從而達(dá)到異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同覆蓋,獨(dú)立監(jiān)測(cè)環(huán)境量的目的。經(jīng)分析,其協(xié)同工作時(shí)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延交常規(guī)覆蓋算法少,且性能更優(yōu)。
　　在三次覆蓋要求下,本文的等腰三角形與正多邊形節(jié)點(diǎn)覆蓋模型相比,其節(jié)點(diǎn)冗余為