无线传感器网络在预防煤矸石山自燃中的应用

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1、2010年第29卷第9期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)135无线传感器网络在预防煤矸石山自燃中的应用张继华，庄益诗，王焱，颜语(辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105)摘要：根据煤矸石山的具体情况，结合无线传感器网络的特点，设计了一个无线传感器网络系统。通过采集对煤矸石自燃影响严重的信息数据，从而有效地监测煤矸石环境，以达到预防自燃现象的发生。同时针对于无线传感器网络能源受限的问题，采用遗传算法对网络进行了优化设计。仿真结果表明：该算法优化了

2、能量管理，使网络负载达到平衡。关键词：煤矸石；无线传感器网络；遗传算法中图分类号：TN925文献标识码：A文章编号：1000--9787(2010)09--0135-03Theapplication0fwirelesssensornetworksinthepreventionn1·■lolCOmbusttOnoncoalgangueZHANGJi—hua，ZHUANGYi—shi，WANGYan，YANYu(CollegeofElectrical&ControlEngineering，LiaoningTechnicalU

3、niversity，Huludao125105，China)Abstract：Accordingtothespecificcircumstancesofcoalganguehill，awirelesssensornetworkssystemisdesignedcombiningwiththecharacteristicsofwirelesssensornetworks．Itefectivelymonitorsthecoalgangueenvironment，throughtheacquisitionoftheinform

4、ationanddatawhichseriouslyaffectsthecombustionofcoalganguetopreventtheoccurrenceofcoalganguecombustion．Aimedattheenergy-constrainedproblemofwirelesssensornetworks，networktireoptimizedbythegeneticalgorithm．Thesimulationresultsshowthatthealgorithmoptimizesenergyman

5、agement，tObalancenetworkload．Keywords：coalgangue；wirelesssensornetworks(WSNs)；geneticalgorithm0引言重要信息数据温度进行监测，从而在达到自燃前采取相应无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一，的控制措施消除自燃的可能。它将会对人类未来的生活方式产生巨大的影响J。在阜1组网方式新矿区，采掘和洗选加工的煤矸石，长期以来实行粗放型管如图1所示，煤矸石山温度监测系统的组网主要由无理。金字塔式的煤矸石山布满了阜新百里矿山，煤矸石的线

6、传感器节点、基站、监控中心等组成。监测范围所部署的储量与日俱增，环境污染十分严重。传感器节点监测每点的环境信息数据，以单跳形式将数据煤矸石是在开采煤炭过程中和煤一起产出的废石。矸传送到簇头节点，簇头节点直接将数据打包发送给基站，再石山的自燃现象主要是由于开采煤过程中废石里夹有少量由基站将数据通过有线方式传输到控制中心，控制中心对的煤和黄铁矿在一定的环境条件下温度升高不断积累引起数据进行处理，如果超出设定范围将进行报警，同时提示可的燃烧，煤矸石不断发生氧化产生热量，当温度高到可燃物以选择人为操作行为，若配置相应的自动降温装

7、置则可以的燃点约280℃时便会引起煤矸石的自燃J。实现相应的自动控制。在我国正在自燃的煤矸石山占3O％以上J。它不仅煤矸石山的监控范围主要是堆放煤矸石的大面积范产生大量有毒有害的气体，而且容易发生矸石山坍塌，喷爆围，监测的数据主要来源于均匀分布在煤矸石山中的传感甚至爆炸事故，酿成的人员伤亡和造成的重大经济损失，因器节点。所以，煤矸石山中的无线传感器网络主要是由固煤矸石而引发的社会环境等问题将是环境保护中需要长期定均匀分布在山上地表的传感器节点组成。本文以面临的棘手问题l4』。针对这一问题，本文提出在阜新矿区100m×10

8、0m为例说明，在该范围内，一共平均分布100个的煤矸石山上部署无线传感器网络，对影响煤矸石自燃的固定传感器节点。收稿日期：2009—12—18136传感器与微系统第29卷过程而形成的自适应全局寻优概论搜索算法。运算过程中，在每一代中用“适应度值”来评定染色体的好坏。产生的下一代染色体被称为后代。后代是由上一代染色体通