矿井无线传感器网络的层次型拓扑结构优化

针对矿井环境复杂、布线困难的特点,根据矿井实际环境和系统需求,构建了井下无线传感器网络的四层分簇式链状拓扑结构。研究了固定节点网络、移动节点网络、整个网络的拓扑形成过程,其中移动网络拓扑结构的构建采用组合加权的LEACH算法来实现,实验仿真表明该算法能够有效降低移动节点的能耗,延长整个网络的生命周期。同时,针对井下人员的移动性,分别提出了移动节点的加入策略和离开策略。该系统具有多层次、稳定性好、可扩展性强等特点,为矿井监测系统进一步的数据传输、融合和人员定位奠定了较好的基础。     

狭长直隧道环境中WSN的RSSI加权质心定位算法

采用无线传感器网络技术对井下人员和车辆进行准确定位是矿井作业安全保障的重要技术手段,但因井下巷道的空间半封闭特征和无线信号在巷道内传输的多径衰落等原因,使得传统平面和三维定位算法不能完全适用于井下巷道中的移动节点定位。针对这一问题,提出了一种改进的基于RSSI加权质心定位算法,该算法在巷道内节点分布模型的基础上,充分考虑巷道内无线传感器网络节点的异构性和移动性,将异构节点最大通信半径引入到权值的分配上,修正了权值。仿真实验表明,与普通的加权质心算法相比,提高了定位精度,且更适用于井下巷道、公路与铁路隧道。     

改进的LEACH协议在井下通信系统中的应用

无线传感器网络由能量受限的节点组成,通过部署这些节点以便收集特定监测区域内的有用信息.基于层次的LEACH协议通过将节点分簇以实现数据融合.随机选择的簇头节点接收到本簇成员的数据后进行融合处理,将结果传输到汇聚节点.避免每个节点都与远距离的汇聚节点直接通信,从而节约能耗.将无线传感器网络应用于井下通信系统,能够提高通信的安全性.LEACH的分簇结构与矿井内分坑道工作的情况相类似,把每个坑道作为一个簇,将多数传感器节点安置在坑道内的固定位置,少量节点随矿工位置移动,再将这些节点采集的数据传输至簇头节点.本文主要针对井下通信系统的特点对现有的LEACH协议进行改进,优化了簇头节点的选举方法,并允许部分节点采用多跳方式与汇聚节点通信,使其更符合矿井结构的要求,从而节约了能耗,并且有效地延长了网络的生存时间.     

基于ZigBee的矿井压力智能采集装置设计

针对传统的矿井压力有线监测系统存在布线复杂、劳动强度高、监测点设置不够灵活等问题,设计了一种基于ZigBee无线传感器网络的矿井压力智能采集装置。该装置作为ZigBee无线传感器网络的节点分布于各个巷道和工作面上,各个节点采集的数据经ZigBee无线传感器网络汇聚至井下的各个基站,再通过有线网络传输至中央控制室。实际应用表明,该装置布置方便、精度高,满足掘进工作面动态延伸的变化要求。     

改进贝叶斯滤波模型井下人员定位算法的研究

研究矿井采矿过程监控问题,由于矿井自身的局限性和环境参数的复杂性,无线传感器网络节点定位技术被广泛应用在矿井作业过程中.为确保通信数据的可靠性和有效性,保证提高定位精度,提出多通道传输数据机制,实现对数据信息进行实时有效的采集.通过对传统定位算法原理和误差来源进行分析,结合贝叶斯滤波概率模型对Euclidean定位算法进行改进,使接收信号强度指示器随机波动得到有效的抑制.通过对节点之间坐标区域范围的修正,使信号强度最终达到平衡.实验证明,提高了可靠性,改进后算法具有更高的定位精度,表明算法的有效性和正确性.     

煤矿井下无线传感器网络节点三维定位算法

现有煤矿无线传感器网络节点定位存在定位精度差、功耗高等问题,提出一种基于信标节点规则部署的煤矿井下无线传感器网络节点三维定位算法,根据井下巷道特征成对部署信标节点,在定位估算时先将信标节点投影到与未知节点同一高度的水平面,再利用三边测量法进行平面定位,然后结合未知节点与信标节点的高度差即可实现三维定位。理论分析和仿真结果表明,该算法具有计算量小、通信量小、定位精度较高以及稳定性较好等特点。     

基于Zig Bee的无线传感器网络在输煤监测系统中的应用

将无线传感器网络应用于煤矿井下输煤安全监测,设计了一种矿井输煤安全监测系统。传感器首先将采集的数据通过无线信道传输到中继节点,然后,通过CAN总线传输到嵌入式控制器,由控制器对数据进行分析,监测输煤过程,保证其运行的安全性。该系统简单、可靠、经济,具有很好的应用前景。     

煤矿井下超宽无线传感器网络定位技术的研究

超宽带技术作为一种新型短距离无线通信方式,其所采用的纳秒级窄脉冲具有许多传统正弦载波无法比拟的优势。基于超宽带技术本身具有的特性,将其与无线传感器网络技术相结合,可以广泛应用于煤矿井下环境,通过无线传感器网络节点定位实现安全监测。本文主要介绍了无线传感器网络节点定位基本原理和算法,提出适合煤矿井下环境的定位算法,并且在传统的测距定位方法基础上进行改进。仿真结果表明,改进的定位算法有效的提高了节点定位精度和定位性能。     

基于ZigBee与数传电台的矿井环境检测系统节点设计及其组网方案

针对因煤矿井下环境复杂造成无线传感器网络无法有效地远距离传输信息的问题,提出了一种基于ZigBee无线传感器网络与数传电台的矿井环境检测系统的设计方案,给出了系统总体结构,介绍了以CC2430为核心的传感器节点和网关节点的设计,阐述了适合于矿井环境的ZigBee无线传感器树形网络组网方案的实现。实际测试结果表明,该系统采用ZigBee无线传感器网络与数传电台相结合的通信方案是切实可行的,有效解决了低功耗、远距离传输、高可靠性方面的问题;对节点进行编号的组网规则使网络拓扑结构更具有针对性,提高了节点的精确定位功能,降低了井下作业的危险性。     

一种改进的煤矿井下无线传感器网络定位算法

针对煤矿井下巷道狭长,传感器节点分布不均匀,环境恶劣,井下人员定位不明确。传统算法定位精度不高。为此,提出一种改进DV-Hop的煤矿井下节点定位方法,利用无线信号同种介质中传播速度不变性,并利用节点间数据包传送时间对未知节点的估计距离进行修正。实验结果表明,改进算法有效地提高了无线传感器网络节点的定位精度,减少了定位误差,更加适合于类似于煤矿井下场景的定位需求。     

井下实时监控无线传感器网络节点的设计与实现

针对煤矿井下环境在线监测的要求,提出了一种井下实时监控无线传感器网络节点的设计方法,详细介绍了无线传感器网络节点的硬件组成和软件设计。该节点通过微控制器和无线传输模块实时采集、处理、传输井下工作面的瓦斯浓度、CO浓度、温度、湿度等数据。测试结果表明,该节点控制方便、工作稳定,能实现可靠的无线网络传输。     

煤矿瓦斯监测无线传感器网络系统的研究

针对矿井瓦斯事故频发、现有矿井瓦斯监测有线通信系统急需向无线通信系统改进的实际情况,文章提出了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,组成以传感器节点为依托的层次化且具有本安特性的瓦斯传感器网络系统。该系统在主井中以光纤为传输通道,在巷道中以无线电为传输通道,可随时根据井巷结构变化改变节点位置或者增加和减少节点数量。     

无线躯体传感网络在井下人员搜救系统中的应用研究

在煤矿井下发生安全事故后,及时准确地获知井下作业人员的位置信息和健康信息至关重要。文章提出了一种将无线躯体传感网络应用于井下人员搜救系统的设计方案,详细介绍了无线躯体传感网络在井下的组网模式和躯体传感器节点的硬件设计。在矿井发生事故时,该网络可及时获得井下人员的生理信息,并结合井下人员搜救系统的定位功能制定出合理的营救方案,显著提高了搜救效率。     

基于ZigBee无线传感器网络的煤矿监测系统设计

文章介绍了基于ZigBee无线传感器网络的煤矿监测系统的结构组成、适用于煤矿井巷环境的ZigBee无线传感器网络拓扑结构及网络节点的构成、软硬件设计等。凭借基于ZigBee技术的无线传感器网络节点可移动、组网快速简单、成本低、网络易维护等特点,该监测系统有着很大的推广应用价值。     

煤矿安全预警系统中汇聚节点的研究与设计

针对井下的环境和设备监控,在保证井下设备的本质安全性的前提下,为克服目前矿山有线安全监控系统的不足之处,提出将无线传感器网络应用到矿山的监控系统中.通过无线传感网络将终端传感器节点采集的各种参数传至汇聚节点,汇聚节点对其进行预处理然后将数据传输至中央控制计算机,由计算机对数据进行分析比较,对矿山的安全状况做出评估,从而有效预防灾害事故的发生.     

IEEE 802.15.4协议在矿井无线传感器网络中的改进应用

综合分析了无线传感器网络在煤矿井下的研究发展现状,对无线传感器网络在井下应用的关键问题作了探讨.搭建了无线传感器网络性能分析平台,设计了3种典型的带状井下无线传感器网络仿真场景.仿真结果证明了改进的有效性与必要性.