矿井穹顶型长直巷道wsn覆盖与路由算法研究

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4、。本人允许本学位路文被查阅和借阅，同意学校向閨家有关部口或机构送交论义的裳印件和电子版，并遥过网語向社会公众提供信息服务。保密的学位论文在解密后适用本授权书。学位论文作者签ｗ名（手写）：导师签名（乎写）：签字鬥期：ｉｆｅ年４巧０）口签字日期：年４月日分类号：密级：UDC：学号：硕士学位论文矿井穹顶型长直巷道WSN覆盖与路由算法研究ResearchonWSNCoverageandRoutingAlgorithmbasedonLongStraightDomeTypeMineRoadway学位类别：_

5、__全日制专业硕士__作者姓名：李进学科、专业：电子与通信工程研究方向：无线传感器网络指导教师：方旺盛教授2016年05月31日江西理工大学硕士学位论文摘要摘要矿井巷道既承担了日常生产的运输通道，同时也是应急情况下的工作人员的主要逃生通道，因此对矿井主巷道的环境监测是保障生产和安全的基础。传感器节点作为无线传感器网络的基本构件具有价格低、体积小、稳定可靠的优点，广泛应用于自然条件恶劣的环境监控领域，特别适用于矿井巷道施工环境的监控。在矿井巷道中长距离无线通信条件受限的情况下，这就要求合理部署无线传感器网络节点达到巷道区

6、域完全覆盖以提高网络覆盖质量，并且针对井下巷道长直空间特性设计出合理的路由协议。本文所做的工作主要包括以下两点：（1）为解决井下穹顶型巷道中无线传感器网络固定节点的覆盖问题，在分析和抽象井下穹顶型巷道的空间模型基础上，推导出针对穹顶型巷道横向截面的单个传感器无缝覆盖、两个传感器无缝覆盖、三个传感器无缝覆盖条件下的最小感知半径与巷道横向截面几何尺寸之间的函数关系以及传感器节点的最佳部署位置。然后，在穹顶型长直巷道横截面传感器节点最小感知半径部署的基础上计算出一段巷道区域内一重无缝覆盖、二重无缝覆盖的最小节点密度。通过实验

7、证明，依据本文建立的穹顶型长直巷道几何尺寸与传感器节点感知半径、节点部署位置的普适函数关系，可以合理地选择固定节点的布局方案，做到矿井巷道中传感器节点最小密度完全覆盖，从而能够有效控制工程成本，简化工程操作。（2）在矿井长直巷道传感器节点无缝感知覆盖基础上，本文提出一种层次型网络结构，将长直巷道的网络拓扑结构抽象成三层网络结构即普通节点网络层、簇头网络层、Sink节点网络层。为避免网络分簇不均匀导致传感器节点通信路径过长的问题，基于虚拟网格原理，将矿井长直巷道抽象成不同小区域的联合。每个传感器节点根据自身位置信息自动归

8、属相应区域，每个局部区域的簇头节点基于局部能量均衡和局部位置均衡原则自主随机选举。普通节点通过比较与本区域簇头节点的距离和左右相邻区域的簇头节点的距离，选择三个簇头节点中距离最短的加入，Sink节点按固定间隔均匀分布在巷道中，簇头节点与Sink节点基于最短路径原则通信。同时，Sink节点通过单跳或者多跳向基站传送数据。仿真实验证明