針對(duì)礦井環(huán)境下單sink結(jié)構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)的缺陷,本文主要對(duì)井下多sink結(jié)構(gòu)的傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究,主要涉及到井下多sink節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化部署,多sink結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)。論文主要研究成果如下:(1)sink節(jié)點(diǎn)的位置部署對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)性能有很大影響,改進(jìn)了基本粒子群算法,得出一種自適應(yīng)的粒子群聚類算法,可以優(yōu)化多sink節(jié)點(diǎn)放置�；玖Ｗ尤核惴ㄖ械膽T性系數(shù)只能隨著迭代次數(shù)增多而線性變少,不能及時(shí)反映粒子群的進(jìn)化尋優(yōu)水平和對(duì)最優(yōu)值的靠近程度,實(shí)時(shí)搜索效果較差。說明了粒子迭代歷程中粒子的進(jìn)化和聚合特質(zhì),在慣性系數(shù)中引入進(jìn)化因子以及聚合因子,增強(qiáng)了算法的自適應(yīng)能力。為了防止粒子在迭代歷程中位置重疊,增加了擾動(dòng)算法,保證了粒子多樣和不重疊,更有利于最優(yōu)解的查找。描述了粒子的適應(yīng)度函數(shù)以及算法迭代的歷程,確定出n個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)下指定數(shù)量的sink節(jié)點(diǎn)優(yōu)化位置。(2)提出井下WSN多sink節(jié)點(diǎn)的非均勻分簇路由協(xié)議,包括確定sink節(jié)點(diǎn)通信范圍和如何分簇兩部分。在實(shí)際礦井環(huán)境中,sink節(jié)點(diǎn)有時(shí)候不能按事先優(yōu)化或者指定的方式部署,研究了 sink節(jié)點(diǎn)在巷道中任意位置時(shí)相互之間的范圍協(xié)商過程,相鄰的兩個(gè)sink節(jié)點(diǎn)分別根據(jù)自身的位置信息估算至區(qū)域內(nèi)最遠(yuǎn)點(diǎn)的距離,經(jīng)過協(xié)商后確定各自的覆蓋半徑,保證對(duì)監(jiān)測區(qū)域的無縫覆蓋。先給出了節(jié)點(diǎn)的簇頭競爭半徑表達(dá)式,分析了成簇的通信消息開銷大小,最后提出了巷道非均勻分簇算法。(3)在井下環(huán)境應(yīng)用混合通信方法,提出能量自適應(yīng)且均衡的分布式數(shù)據(jù)收集方法。將監(jiān)測區(qū)域劃分為多個(gè)環(huán)形,外層節(jié)點(diǎn)通過內(nèi)層轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)以多跳或單跳方式傳遞數(shù)據(jù)至sink節(jié)點(diǎn),或者發(fā)給距離sink節(jié)點(diǎn)更近的每個(gè)環(huán)形內(nèi)的節(jié)點(diǎn)。通過分析確定了環(huán)形的寬度和節(jié)點(diǎn)通信半徑的關(guān)系,規(guī)定了外層節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息至sink節(jié)點(diǎn)的詳細(xì)步驟,給出了轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)定時(shí)器的表達(dá)式,并通過理論分析確定了定時(shí)器相關(guān)的參數(shù)以及傳感器節(jié)點(diǎn)的密度需求。(4)提出帶有容錯(cuò)的分布式能耗均衡的路由算法,在減少和平衡網(wǎng)路能耗前提下,提高路由的魯棒性。確定了轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的價(jià)值函數(shù),確定路由中最合適的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。如果簇頭節(jié)點(diǎn)在穩(wěn)定階段失效,原簇中成員節(jié)點(diǎn)按就近原則加入臨近簇,這樣避免了多次重新分簇的開銷。定義了節(jié)點(diǎn)的后備轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)集合,詳細(xì)給出了路由過程中節(jié)點(diǎn)失效時(shí)通過后備轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)集合繼續(xù)路由的過程,提高路由的容錯(cuò)性。圖[47]表[16]參[124]
【學(xué)位單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD76;TN929.5;TP212.9
【部分圖文】：

005-2015期間全國煤炭百萬噸死亡率

圖１．２邋２００５？２０１５期間全國煤炭億噸重特大事故死亡率逡逑

圖１．３邋ＷＳＮ結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｗｉｒｅｌｅｓｓ邋ｓｅｎｓｏｒ邋ｎｅｔｗｏｒｋ逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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1 賈秋亭;張申;胡青松;翟彥蓉;;礦井巷道中WSNs的能耗均衡部署策略[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2015年04期

2 陳零;奎曉燕;張士庚;王建新;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中分布式延遲受限低能耗數(shù)據(jù)收集算法[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年05期

3 朱永紅;丁恩杰;胡延軍;;PSO優(yōu)化的能耗均衡WSNs路由算法[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2015年01期

4 王翥;王祁;魏德寶;王玲;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點(diǎn)布局算法的研究[J];物理學(xué)報(bào);2012年12期

5 蔣暢江;石為人;唐賢倫;王平;向敏;;能量均衡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)非均勻分簇路由協(xié)議[J];軟件學(xué)報(bào);2012年05期

6 喬鋼柱;曾建潮;趙明;;基于位置估計(jì)的井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法[J];系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐;2011年S2期

7 陳祖爵;蔣仕俊;陳瀟君;;礦井環(huán)境下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2008年12期

8 童敏明;楊禮現(xiàn);劉曉文;戴新聯(lián);;礦井無線傳感器監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)路由改進(jìn)算法的研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2008年11期

9 楊維;王彬;;礦井巷道層次型無線監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)[J];煤炭學(xué)報(bào);2008年01期

10 李成法;陳貴海;葉懋;吳杰;;一種基于非均勻分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2007年01期

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