針對礦井環(huán)境下單sink結構傳感器網(wǎng)絡的缺陷,本文主要對井下多sink結構的傳感器網(wǎng)絡進行了研究,主要涉及到井下多sink節(jié)點的優(yōu)化部署,多sink結構的網(wǎng)絡路由技術。論文主要研究成果如下:(1)sink節(jié)點的位置部署對傳感器網(wǎng)絡性能有很大影響,改進了基本粒子群算法,得出一種自適應的粒子群聚類算法,可以優(yōu)化多sink節(jié)點放置�；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,不能及時反映粒子群的進化尋優(yōu)水平和對最優(yōu)值的靠近程度,實時搜索效果較差。說明了粒子迭代歷程中粒子的進化和聚合特質,在慣性系數(shù)中引入進化因子以及聚合因子,增強了算法的自適應能力。為了防止粒子在迭代歷程中位置重疊,增加了擾動算法,保證了粒子多樣和不重疊,更有利于最優(yōu)解的查找。描述了粒子的適應度函數(shù)以及算法迭代的歷程,確定出n個傳感器節(jié)點下指定數(shù)量的sink節(jié)點優(yōu)化位置。(2)提出井下WSN多sink節(jié)點的非均勻分簇路由協(xié)議,包括確定sink節(jié)點通信范圍和如何分簇兩部分。在實際礦井環(huán)境中,sink節(jié)點有時候不能按事先優(yōu)化或者指定的方式部署,研究了 sink節(jié)點在巷道中任意位置時相互之間的范圍協(xié)商過程,相鄰的兩個sink節(jié)點分別根據(jù)自身的位置信息估算至區(qū)域內(nèi)最遠點的距離,經(jīng)過協(xié)商后確定各自的覆蓋半徑,保證對監(jiān)測區(qū)域的無縫覆蓋。先給出了節(jié)點的簇頭競爭半徑表達式,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)境應用混合通信方法,提出能量自適應且均衡的分布式數(shù)據(jù)收集方法。將監(jiān)測區(qū)域劃分為多個環(huán)形,外層節(jié)點通過內(nèi)層轉發(fā)節(jié)點以多跳或單跳方式傳遞數(shù)據(jù)至sink節(jié)點,或者發(fā)給距離sink節(jié)點更近的每個環(huán)形內(nèi)的節(jié)點。通過分析確定了環(huán)形的寬度和節(jié)點通信半徑的關系,規(guī)定了外層節(jié)點轉發(fā)信息至sink節(jié)點的詳細步驟,給出了轉發(fā)節(jié)點定時器的表達式,并通過理論分析確定了定時器相關的參數(shù)以及傳感器節(jié)點的密度需求。(4)提出帶有容錯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。確定了轉發(fā)節(jié)點的價值函數(shù),確定路由中最合適的轉發(fā)節(jié)點。如果簇頭節(jié)點在穩(wěn)定階段失效,原簇中成員節(jié)點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)點的后備轉發(fā)節(jié)點集合,詳細給出了路由過程中節(jié)點失效時通過后備轉發(fā)節(jié)點集合繼續(xù)路由的過程,提高路由的容錯性。圖[47]表[16]參[124]
【學位單位】：安徽理工大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：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結構圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｗｉｒｅｌｅｓｓ邋ｓｅｎｓｏｒ邋ｎｅｔｗｏｒｋ逡逑

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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)大學學報;2015年04期

2 陳零;奎曉燕;張士庚;王建新;;無線傳感器網(wǎng)絡中分布式延遲受限低能耗數(shù)據(jù)收集算法[J];中南大學學報(自然科學版);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];儀器儀表學報;2015年01期

4 王翥;王祁;魏德寶;王玲;;無線傳感器網(wǎng)絡中繼節(jié)點布局算法的研究[J];物理學報;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)絡非均勻分簇路由協(xié)議[J];軟件學報;2012年05期

6 喬鋼柱;曾建潮;趙明;;基于位置估計的井下無線傳感器網(wǎng)絡路由算法[J];系統(tǒng)工程理論與實踐;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)絡路由協(xié)議研究[J];計算機應用研究;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)絡路由改進算法的研究[J];傳感技術學報;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)絡的實現(xiàn)[J];煤炭學報;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)絡路由協(xié)議[J];計算機學報;2007年01期

本文編號：2820644