發(fā)布時間：2017-11-01 11:05

  本文關鍵詞：基于WSN的礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)中繼節(jié)點部署算法研究

  更多相關文章： 瓦斯監(jiān)測 無線傳感器網絡 雙層結構 中繼節(jié)點部署 貪婪準則

【摘要】：礦山物聯(lián)網技術的發(fā)展推動了無線傳感器網絡技術在井下瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)中的應用。由于井下環(huán)境特殊,無線傳感器網絡的短距離通信特點使得一些部署在長巷道中的無線節(jié)點無法直接和位于巷道出口處的網關節(jié)點進行通信。因此,需要在網絡中部署中繼節(jié)點來轉發(fā)傳感器節(jié)點感知到的數據,實現(xiàn)數據的可靠傳輸。本文以WSN礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)為背景,重點研究了基于貪婪準則的中繼節(jié)點部署方案,并提出了改進機制。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,為基于WSN的瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)建立了雙層長帶狀網絡模型。為了使網絡模型更加貼合實際,采用節(jié)點通信容量、最大子節(jié)點數目和數據最大轉發(fā)次數等限制條件對網絡模型進行約束。針對網絡的長帶狀特點,本文選擇貪婪準則作為基礎理論,設計了一種基于長帶狀網絡的中繼節(jié)點部署算法。算法主要分為部署中繼節(jié)點和連通傳感器節(jié)點兩個階段,首先根據節(jié)點間距和通信半徑確定中繼節(jié)點的個數和部署位置,然后分別基于四種貪婪準則為中繼節(jié)點選擇合適的傳感器節(jié)點接入,接下來通過仿真實驗驗證了基于最近貪婪準則的中繼節(jié)點部署算法在巷道無線瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)中的適用性。由于基于最近貪婪準則構成的無線網絡為單連通網絡,網絡的可靠性較低,且越靠近網關節(jié)點的中繼節(jié)點負載越重,另外算法沒有考慮到網絡中可能隨時會增加新的傳感器節(jié)點。針對第一個問題,本文提出了一種基于容錯性的負載均衡機制,核心思想是在網絡中部署少量的冗余中繼節(jié)點使其優(yōu)先分擔靠近網關節(jié)點且實際負載較大的中繼節(jié)點的負載;針對第二個問題,本文設計了一種在不改變初始網絡拓撲結構的基礎上連通新增傳感器節(jié)點的網絡擴展方案。最后通過仿真實驗分別驗證了上述兩種改進機制的可行性。
【關鍵詞】：瓦斯監(jiān)測 無線傳感器網絡 雙層結構 中繼節(jié)點部署 貪婪準則
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 國內外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 研究內容和章節(jié)安排18-20
• 2 瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的中繼節(jié)點部署問題研究20-34
• 2.1 基礎知識介紹20-27
• 2.2 中繼節(jié)點部署方案研究27-33
• 2.3 本章小結33-34
• 3 瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)中繼節(jié)點部署方案34-53
• 3.1 基礎理論分析34-40
• 3.2 中繼節(jié)點部署算法的設計與實現(xiàn)40-44
• 3.3 算法的仿真與分析44-52
• 3.4 本章小結52-53
• 4 改進的瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)中繼節(jié)點部署方案53-65
• 4.1 引言53
• 4.2 改進機制53-59
• 4.3 改進的中繼節(jié)點部署方案59-61
• 4.4 算法的仿真與分析61-63
• 4.5 本章小結63-65
• 5 總結與展望65-67
• 5.1 總結65-66
• 5.2 展望66-67
• 參考文獻67-72
• 作者簡歷72-74
• 學位論文數據集74

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前2條

1 王翥;呂翠翠;陳建輝;;基于貪婪算法無線傳感器網絡中繼節(jié)點布局的研究[J];計算機應用研究;2014年02期

2 王建;王汝琳;王學民;劉世民;;基于無線傳感器網絡的煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)[J];礦山機械;2007年02期

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本文編號：1126527