煤矿井下无线传感器网络：改进型分层簇结构研究

"煤矿井下巷道中无线传感器网络拓扑结构的研究 .pdf" 这篇论文主要探讨了在煤矿井下巷道环境中，如何有效地利用无线传感器网络（WSN）构建适应特殊工作条件的拓扑结构。作者王满意和赵正芳提出了一种改进型的分层簇结构，旨在克服传统无线传感器网络在矿井监控中的局限性。 首先，文章指出，传统的有线监控系统在煤矿井下存在难以铺设和覆盖不全的问题，尤其是在废弃巷道、塌方区和综采面等关键区域。无线传感器网络则因其低成本、易于部署和可移动性，成为了解决这一问题的有效方案。然而，针对煤矿井下的特殊环境，需要设计适合的网络拓扑。 文中提出的改进型分层簇结构是一种优化的WSN组织方式，它在每个区域内设置簇头节点，负责管理该区域内的普通无线传感器节点。簇头节点收集并转发来自普通节点的数据，而普通节点只与其所在区域的簇头节点通信，减少了节点间的直接通信，降低了能量消耗。这种结构的优势在于，它不仅可以提高数据传输的效率，还能延长网络的整体生存时间。 论文还提到，传统的分层簇结构通常包括簇头选择、簇建立和簇内路由形成三个阶段，而改进型结构在此基础上进行了优化，具体优化点并未在摘要中详细展开，但可以推测可能涉及到更节能的簇头选举策略和更有效的数据聚合方法。 实际测试在兖矿集团兴隆庄煤矿1308综采面进行，结果显示，该结构能够在保证接收包率和信号强度的前提下，合理安排sink节点之间的距离，确保网络稳定运行。这表明，改进型分层簇结构对于提高煤矿井下无线监控系统的信息化程度具有显著效果。 关键词涵盖了煤矿巷道、无线传感器网络拓扑和改进型分层簇结构，表明论文的重点在于研究如何在特定的矿井环境中设计和优化WSN的拓扑结构，以增强监控能力并减少运维成本。 这篇研究对于推进煤矿安全监控技术的进步，特别是无线传感器网络在矿井环境中的应用，提供了有价值的理论依据和技术方案。通过深入研究和实地测试，改进型分层簇结构有望成为未来矿井无线监控系统设计的标准之一。