本文關(guān)鍵詞：煤礦井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制技術(shù)研究　出處：《河南理工大學(xué)》2014年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：我國(guó)煤炭資源豐富,但煤炭生產(chǎn)事故頻發(fā),帶來(lái)了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡�，F(xiàn)有煤礦井下有線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由于自身的特點(diǎn),無(wú)法對(duì)井下生產(chǎn)環(huán)境實(shí)施全面、靈活的監(jiān)測(cè);將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)技術(shù)引入井下安全監(jiān)控系統(tǒng),可以有效彌補(bǔ)有線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的不足。覆蓋控制技術(shù)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在具體應(yīng)用時(shí)需要解決的首要問(wèn)題。本文針對(duì)煤礦井下特殊環(huán)境,主要研究煤礦井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制技術(shù)。主要工作如下:(1)研究了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及覆蓋控制的相關(guān)知識(shí)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新型的信息獲取和處理技術(shù),具有以數(shù)據(jù)為中心、自組織、部署靈活等特點(diǎn)。覆蓋控制技術(shù)主要研究如何運(yùn)用節(jié)點(diǎn)部署、功率控制和節(jié)點(diǎn)調(diào)度等方式,在保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋和連通的同時(shí),最大限度地利用節(jié)點(diǎn)資源,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。煤礦井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制技術(shù)需要解決覆蓋、連通和節(jié)能問(wèn)題。(2)分析了煤礦井下矩形巷道中無(wú)線電波的傳輸衰減特性。采用波導(dǎo)模式法,利用麥克斯韋方程組分析無(wú)線電波在井下平直矩形巷道中的衰減特性,得出無(wú)線電波在井下巷道中的衰減率隨頻率的增高而減小的結(jié)論;在發(fā)射功率采用CC2430推薦功率0 dBm,接收機(jī)靈敏度采用IEEE802.15.4最低標(biāo)準(zhǔn)-85dBm時(shí),2.4G無(wú)線信號(hào)在井下的有效通信距離約為220米。(3)針對(duì)WSN覆蓋煤礦井下巷道時(shí)的特殊性,提出一種基于矩形分區(qū)覆蓋的節(jié)點(diǎn)部署方法。在已知部署范圍和節(jié)點(diǎn)感應(yīng)半徑的條件下,將節(jié)點(diǎn)按矩形排列的方式布置在巷道兩側(cè),可以用較少的節(jié)點(diǎn)滿足井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)2重覆蓋要求;以節(jié)點(diǎn)數(shù)、路由跳數(shù)、網(wǎng)絡(luò)效率和生命周期為指標(biāo),在OMNeT++仿真平臺(tái)上驗(yàn)證了算法的優(yōu)越性。(4)針對(duì)井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗不均衡、容易造成能量空洞的問(wèn)題,提出一種能量高效的井下WSN覆蓋控制協(xié)議。利用矩形分區(qū)部署能夠保證覆蓋的優(yōu)越性,采用基于分組的非均勻部署方式來(lái)布置節(jié)點(diǎn),根據(jù)到基站的距離將網(wǎng)絡(luò)分為不同的分組,分組距離基站越近,部署節(jié)點(diǎn)越多;然后利用基于探測(cè)的冗余節(jié)點(diǎn)調(diào)度機(jī)制來(lái)使組內(nèi)冗余節(jié)點(diǎn)休眠。從而解決了網(wǎng)絡(luò)能耗不均衡問(wèn)題,提高了節(jié)點(diǎn)能量效率,延長(zhǎng)了井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TD76;TN929.5;TP212.9

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