基于长带状煤矿巷道的无线传感器网络LEACH路由协议的改进

在矿井中部署无线传感器网络可以提高通信的安全性。针对传统无线传感器网络路由协议应用在煤矿中存在的缺点,在深入分析LEACH协议应用在长带状煤矿巷道中不足的基础上,将LEACH协议进行了改进,优化了簇首选择与分簇算法,采用改进的最小跳数路由算法使簇首通过多跳方式与汇聚节点通信,减少了节点能量消耗,使其更加适合长带状煤矿巷道中的要求,经过仿真实验验证了新协议的性能优越性。     

基于WSN的矿井瓦斯检测系统中低功耗路由协议

详细研究了现有的LEACH路由协议,为了解决LEACH路由协议由于簇头节点死亡而造成无线传感器网络(WSN)生命周期短的问题,结合矿井瓦斯检测系统的特点,提出了一种基于地理位置分区和节点剩余能量的改进的LEACH路由协议。这种改进的路由协议在簇首选择机制上相对于现有的LEACH路由协议做了一定的改进,通过综合考虑传感器节点位置、节点剩余能量参数,有效避免了低能量节点被选为簇首。结果表明,该路由协议能有效地平衡簇首的能量消耗,提高矿井中瓦斯检测系统的网络生命周期。     

无线传感器网络LEACH路由协议的改进

分布式无线传感器网络结合无线网络通信技术可实现煤矿采空区沉陷监测,而无线传感器网络的路由协议是研究重点,因此,基于无线传感器网络LEACH路由协议的设计思想,以增强网络通信能力,减少冗余数据传输为目标,针对已有的LEACH改进算法提出一种改进的分层路由协议算法。主要体现在被迫簇首的引入和根据连续时间内单位节点监测变量的数据相关性,减少冗余数据的传输量。对2种LEACH协议的改进算法的网络生存时间进行了对比仿真,证明该改进算法在延长网络生存期方面的有效性。     

矿井环境下的无线传感器网络路由协议研究

在矿井中布署无线传感器网络可以提高应对突发事件的能力,而能量消耗是无线传感器网络路由协议设计中需要考虑的首要因素.针对LEACH协议中存在问题,设计了一种基于分簇的路由协议,改进了簇头选择与分簇算法,采用最小生成树算法来减少簇头节点的能量消耗,并通过仿真实验验证了新协议的性能改进.     

基于无线传感器网络的煤矿井下水泵监控网络结构研究

研究了一种利用无线传感器网络采集水泵运行信息、并对煤矿井下多水平水泵房进行联合控制的网络体系结构。针对井下多水平泵房的特殊环境以及无线传感网络节点的能耗和延时问题,对传统LEACH协议进行了改进,设计了一种适当的改进型LEACH协议,并通过Matlab软件进行仿真验证。最后,提出了一种将无线网络系统延时作为水泵模糊控制输入的无线网络控制模型,减小了延时对系统控制性能的影响。改进后的协议可明显提高无线网络控制系统的稳定运行时间。     

能耗均衡的煤矿井下巷道WSN跨层路由协议

为了适应煤矿井下巷道窄长的空间结构和复杂的环境,提高网络的稳定性和传输效率,提出一种能耗均衡跨层WSN路由传输协议(EBUCR)。分析数据传输不对称造成的网络能量空洞现象,提出基于有效密度函数ρ(x)的非均匀分簇算法,并在此基础上结合跨层设计思想,将下一跳路由节点的链路可用带宽和节点负载容量作为选取路由节点的重要因素。仿真实验表明,与LEACH,HEED和EEUC三种算法比较,EBUCR满足非均匀分簇策略,有效的优化了网络的能量消耗,延长了网络的生命期,提高了网络吞吐量和传输率,更适用于井下巷道内大规模部署的节传感器节点数据传输控制。     

面向井下改进分布式粒子滤波跟踪算法研究

基于煤矿井下复杂环境,无线传感器网络节点能量有限且易于布放的特点,提出了一种面向煤矿井下改进分布式粒子滤波目标跟踪算法。在动态分簇的基础上利用粒子滤波对目标跟踪。仿真结果表明,与传统分簇算法比较,改进算法可以降低节点的冗余度,降低能耗。同时将改进分簇算法与粒子滤波跟踪算法结合,集中了2种算法的优点,在保证跟踪精度的前提下延长网络的生存周期,且满足煤矿井下的目标跟踪要求。     

煤矿井下WSN多重覆盖分簇-休眠调度算法

针对LEACH分簇算法中传感器节点都处于活跃状态,而在休眠调度算法中又没有对网络进行分簇来均衡网络能耗,使网络的生存周期未达到最佳状态这一问题;根据煤矿井下巷道的空间特性,提出了一种基于k重矩形覆盖的无线传感器网络分簇-休眠调度混合算法。该算法首先将部署的节点分成2重,对第1重覆盖的节点进行分簇,并且休眠第2重节点,当部署的第1重节点中的某个节点"死亡"时,唤醒第2重节点中与其临近的节点。实验结果表明,该混合算法有效延长了网络的生存周期。     

基于WSN的煤矿井下MAC协议的自适应算法研究

应用于煤矿井下环境的无线传感器网络中,不在同一通信范围内的若干节点同时发送数据时极易造成数据的冲突和延迟,影响井下监测系统的运行。通过设计一种反映节点密集度的门限值,使网络能够自主切换工作方式。仿真实验证明,改进后的方案能够降低丢包率,显著提高网络的工作效率和数据传输的成功率,并提高无线传感器网络节点传输能力。     

基于低功耗无线传感器网络的煤矿井下环境监测系统设计

针对现有煤矿井下环境有线监测方式成本高、接线复杂的问题,提出将低功耗无线传感器网络技术应用于井下监测系统,设置多个传感器节点采集多种数据,各节点以无线方式传输数据,提出改进型基于地理位置的路由协议构成MESH结构自组织网络,系统低功耗运行实现远程监测。该系统具有通信距离远、成本低、使用灵活、数据测量准确、抗干扰、使用寿命长等优点。     

2.4 GHz无线传感器节点井下传输性能试验

基于ZigBee协议的无线传感器网络具有易部署、可移动、低功耗等优势,如将其部署在井下,结合现有的井下有线传输系统,可提高矿井监测网络的灵活性.为获得2.4 GHz无线传感器节点在井下的传输特性,在井下工作面完成了实地试验,并对试验结果进行分析.结果表明,2.4GHz的无线传感器节点在井下工作面的有效传输距离可满足ZigBee协议的要求.     

基于无线传感器的煤矿安全监测及定位研究

无线传感器集合了微机电、分布式信息统计处理、嵌入式计算以及无线通信技术,其中主要的研究方向包括布局与覆盖、节点定位和网络通信协议。文章通过介绍无线传感器网络的基本概念及特点,阐述了定位系统的设计原则,比较了几种不同的定位算法,最后对目前的研究作出总结,并展望了无线传感器网络的研究前景。     

基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统

在现场环境中布置的大量的传感器，可以对环境实现智能监测．本文针对现有矿井瓦斯检测有线通信系统急需向无线通信改进的实际情况，将分布于井下的所有瓦斯传感器节点纳入一个智能化、结构灵活的无线网络系统，组成基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统。     

井下无线传感器网络网关节点的设计

针对井下的环境和设备监控,采用无线传感器网络监控方式,通过传感器监测节点将数据传送给汇聚节点,再通过汇聚节点传送给网关节点,实现无线传感器网络与外部网络的通信,从而实现远程监控。在保证井下设备的本质安全性的前提下,设计了无线传感器网关节点,并按GB3836.4 IIC级别的爆炸性气体混合物作为本质安全性验证目标,确保了网关节点在井下安全、可靠地使用。     

基于无线传感器网络技术在煤矿安全系统中应用研究

文章主要讲述了在煤矿安全领域的监测系统中运用GPRS无线通讯网络和ZigBee形成以数据通讯网络为基础的无线传感器网络(WSN)的设计、体系结构原理、和煤矿中安全监测系统方面的利用。     

基于Zigbee的矿井综采面无线传感器网络监测系统设计

提出了基于Zigbee无线传感器网络系统架构,主要介绍了对煤矿井下温度、湿度和瓦斯气体浓度监测的无线传感器网络体系设计及无线传感器网络系统数据采集与传输的软硬件,并将数据传送到上位机,由上位机对数据进行分析并对井下环境进行评价。实现了监测信号的获取和无线传输,解决了大量监测点的无线组网,在矿井监测系统中得到成功应用。     

基于无线传感器的矿井通风测试系统及软件开发

基于传统通风阻力测试方法精度低且操作复杂的缺点,提出了一种以无线传感器网络技术为核心的矿井通风多参数无线测试系统。重点对系统中的硬件和软件进行了设计。硬件方面是将CC2530芯片作为控制处理器的核心,并且把51单片机与RF射频技术融合为一体,用MAX232与PC机实现数据的通信;软件方面是在Z_TACK通信协议栈的基础上,利用C语言来编写核心控制程序。该系统不仅实现了实时监测井下一段巷道内2点的温、湿度和气压值,而且能真正实现矿井通风阻力测试的自动化、精确化、网络化。     

基于WSN的矿井事故搜索探测多机器人系统

为解决煤矿井下事故中环境探测、人员搜索定位、远程通信等问题,建立了一种基于无线传感器网络的子母式多机器人系统,设计了子、母2种机器人构型并具体分析了其越障性能,提出了以子机器人为节点的链状冗余传感器网络结构,建立了一种基于FPGA软核的多传感器接口模块.初步实验证实,这种以移动机器人为节点,采用无线传感器网络技术将多机器人协调控制而实现的矿井搜索探测多机器人系统,能够在井下复杂地形中运动并配置多机器人节点,搭建无线多跳通讯网络,实现井下信息获取和多机器人控制.     

基于TinyOS的煤矿环境温度检测系统

传统的煤矿环境温度检测通常通过有线传感器来获得信号,但很多情况下,煤矿现场不便于进行有线测试.为了解决这一问题,运用无线传感网络技术构建小型的无线传感网络,并运用基于嵌入式系统TinyOS的结构化编程语言nesC编制了煤矿环境温度检测系统的软件,实现了对煤矿巷道有关点的温度等参数的无线实时检测.通过仿真工具Tossin进行仿真和试验证明该系统运行有效可靠.