基于WSNs矿山设备振动监测的时间同步算法研究.pdf

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1、3O传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第2期基于WSNs矿山设备振动监测的时间同步算法研究张净，孟小嵩，王刚，胡兵，朱中波(中国矿业大学物联网研究中心，信息与电气工程学院，江苏徐州221008)摘要：以无线传感器网络(WSNs)在矿山机械设备健康感知中的特殊应用为背景，研究了煤矿生产环境下需要的特殊感知网络结构，并构建WSNs的树形采集网络模型。在构建的模型下研究参考广播同步(RBS)算法。针对现有算法在建立时间同步时能耗较大和同步收敛时间

2、长的问题，提出了改进的RBS(IRBS)算法。仿真分析发现改进算法能明显减少同步过程中的能量消耗和同步收敛时间。关键词：无线传感器网络；时间同步算法；参考广播同步；设备感知；数据采集中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000--9787(2013)02-o030-03Study0ntimesvnchr0nizati0nalgorithmforminedevicesvibrationmonitoringbased0nWSNsZHANGJing，MENGXiao—song，WANGGang，HUBing，

3、ZHUZhong—bo(ResearchCentreoftheInternetofThings，SchoolofInformation&ElectricalEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221008，China)Abstract：Underthebackgroundofspecialapplicationsofwirelesssensornetworks(WSNs)intheperceptionofminemachineryandeq

4、uipmenthealth，structureofspecialperceptionnetworksneededinthecoalproductionenvironmentsisstudied，treecollectionnetworkmodelofWSNsisbuilt，andreferencebroadcastsynchronization(RBS)isresearchedundertheconstructedmode1．Aimingatlargeenergyconsumptionandlongconverg

5、encetimeproblemsofexistingalgorithminsettinguptimesynchronization，animprovedreferencebroadcastsynchronization(IRBS)algorithmisproposed．Simulationanalysisshowsthattheimprovedalgorithmcanreduceenergyconsumptionandsynchronizationconvergencetimeinthesynchronizati

6、onprocesssignificantly．Keywords：WSNs；timesynchronizationalgorithm；RBS；deviceperception；dataacquisition0引言设备的面积相对较小，设备与设备之间的距离可能较远，同矿山作业的特点需要实现物与物相联，需要大范围的时机械设备要实现健康感知，一般用多个无线传感器节点无线自组网能力和基于网络的分布式感知能力。设备感同时对每台设备的相关信息进行采集，感知同一个设备的知作为物联网感知矿山中的重要感知之一，对煤矿高效节点之间可以相

7、互通信，由于感知不同设备与设备之间的安全生产具有重要的保障。无线传感器网络(WSNs)。作感知互不相关，因此，设备的感知节点之间可以相对独立，为一种智能的实现信息的采集处理的分布式网络，既能解这就形成了采集同一设备节点相对集中，设备与设备之间决传统有线监测面临线缆布设复杂、成本高、可维护性差、的节点相对分散的分布式网络。系统灵活性差等问题，又能通过无线网关路由等设备轻易通常WSNs用随机撒落的方式布置网络，而应用于设地接入到有线网络中，因此，研究WSNs在设备感知层中的备感知的WSNs网络可以通过人工布置的方式形

8、成。考虑应用具有重要意义。到感知每台设备的节点要将采集的信息通过单跳或者多跳本文针对矿山机械设备振动监测的要求和网络特传输到基站或者网关。如果将这些数据通过多条或者直接点，设计适用于矿山机械振动监测中的WSNs的时间同步传输到基站，不仅会造成网络资源的浪费，也会造成网络链技术。路的堵塞；同时，节点既要控制采集，又要控制传输，如果进1相关理论研究1．1特殊分布式网络行远距离