本文關(guān)鍵詞：基于WSN的礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中繼節(jié)點(diǎn)部署算法研究

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【摘要】：礦山物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在井下瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用。由于井下環(huán)境特殊,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的短距離通信特點(diǎn)使得一些部署在長(zhǎng)巷道中的無(wú)線節(jié)點(diǎn)無(wú)法直接和位于巷道出口處的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。因此,需要在網(wǎng)絡(luò)中部署中繼節(jié)點(diǎn)來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)傳感器節(jié)點(diǎn)感知到的數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。本文以WSN礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為背景,重點(diǎn)研究了基于貪婪準(zhǔn)則的中繼節(jié)點(diǎn)部署方案,并提出了改進(jìn)機(jī)制。論文分析了礦井瓦斯事故發(fā)生的原因和煤礦巷道環(huán)境特點(diǎn),為基于WSN的瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立了雙層長(zhǎng)帶狀網(wǎng)絡(luò)模型。為了使網(wǎng)絡(luò)模型更加貼合實(shí)際,采用節(jié)點(diǎn)通信容量、最大子節(jié)點(diǎn)數(shù)目和數(shù)據(jù)最大轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)等限制條件對(duì)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行約束。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)帶狀特點(diǎn),本文選擇貪婪準(zhǔn)則作為基礎(chǔ)理論,設(shè)計(jì)了一種基于長(zhǎng)帶狀網(wǎng)絡(luò)的中繼節(jié)點(diǎn)部署算法。算法主要分為部署中繼節(jié)點(diǎn)和連通傳感器節(jié)點(diǎn)兩個(gè)階段,首先根據(jù)節(jié)點(diǎn)間距和通信半徑確定中繼節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)和部署位置,然后分別基于四種貪婪準(zhǔn)則為中繼節(jié)點(diǎn)選擇合適的傳感器節(jié)點(diǎn)接入,接下來(lái)通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于最近貪婪準(zhǔn)則的中繼節(jié)點(diǎn)部署算法在巷道無(wú)線瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的適用性。由于基于最近貪婪準(zhǔn)則構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為單連通網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)的可靠性較低,且越靠近網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的中繼節(jié)點(diǎn)負(fù)載越重,另外算法沒(méi)有考慮到網(wǎng)絡(luò)中可能隨時(shí)會(huì)增加新的傳感器節(jié)點(diǎn)。針對(duì)第一個(gè)問(wèn)題,本文提出了一種基于容錯(cuò)性的負(fù)載均衡機(jī)制,核心思想是在網(wǎng)絡(luò)中部署少量的冗余中繼節(jié)點(diǎn)使其優(yōu)先分擔(dān)靠近網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)且實(shí)際負(fù)載較大的中繼節(jié)點(diǎn)的負(fù)載;針對(duì)第二個(gè)問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了一種在不改變初始網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上連通新增傳感器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展方案。最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)分別驗(yàn)證了上述兩種改進(jìn)機(jī)制的可行性。
【關(guān)鍵詞】：瓦斯監(jiān)測(cè) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 雙層結(jié)構(gòu) 中繼節(jié)點(diǎn)部署 貪婪準(zhǔn)則
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.5;TP212.9;TP274
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-20
• 1.1 研究背景與意義14-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排18-20
• 2 瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中繼節(jié)點(diǎn)部署問(wèn)題研究20-34
• 2.1 基礎(chǔ)知識(shí)介紹20-27
• 2.2 中繼節(jié)點(diǎn)部署方案研究27-33
• 2.3 本章小結(jié)33-34
• 3 瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中繼節(jié)點(diǎn)部署方案34-53
• 3.1 基礎(chǔ)理論分析34-40
• 3.2 中繼節(jié)點(diǎn)部署算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)40-44
• 3.3 算法的仿真與分析44-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 4 改進(jìn)的瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中繼節(jié)點(diǎn)部署方案53-65
• 4.1 引言53
• 4.2 改進(jìn)機(jī)制53-59
• 4.3 改進(jìn)的中繼節(jié)點(diǎn)部署方案59-61
• 4.4 算法的仿真與分析61-63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 5 總結(jié)與展望65-67
• 5.1 總結(jié)65-66
• 5.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 作者簡(jiǎn)歷72-74
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 王翥;呂翠翠;陳建輝;;基于貪婪算法無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點(diǎn)布局的研究[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2014年02期

2 王建;王汝琳;王學(xué)民;劉世民;;基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J];礦山機(jī)械;2007年02期

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本文編號(hào)：1126527