无线传感器网络在矿井监测中的应用研究

"基于无线传感器网络的矿井环境及人员监测系统研究，利用WSN技术对矿井环境和矿工生命体征进行监控，设计了MEPMSoWSN系统，研究了同向梯度路由协议(SDG)和基于RSSI的定位方法。" 在现代煤炭开采行业中，矿井安全始终是一个至关重要的问题。由于矿井环境恶劣，包含高瓦斯浓度、有害气体、湿度过大等因素，这些都可能对矿工的生命安全和健康构成严重威胁。无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）作为一种创新的信息采集与处理技术，因其低功耗、低成本、分布式和自我组织的特性，成为解决这一问题的有效工具。 本研究将无线传感器网络技术应用于矿井监测，设计了一个名为矿井环境及人员监测系统（Mine Environment and Personnel Monitoring System based on Wireless Sensor Networks, MEPMSoWSN）。该系统通过部署各类传感器，如瓦斯传感器、二氧化碳传感器、温湿度传感器以及用于检测矿工生命体征的脉搏和体温传感器，实时收集井下的环境参数和矿工健康数据。这样，不仅可以预警潜在的危险，还能保障矿工的健康状况得到及时关注。 针对矿井特有的拓扑结构（如巷道呈带状分布）和节点（如传感器节点）的移动性，研究中提出了一种同向梯度路由协议（Single Direction Gradient, SDG）。这种协议优化了数据传输路径，确保了在复杂环境下数据的高效、稳定传输。此外，结合接收信号强度指示（Received Signal Strength Indicator, RSSI），研究还设计了一种辅助定位方法，能够实时定位矿工的位置，为紧急情况下的救援提供准确信息。 仿真实验表明，基于WSN的矿井环境及人员监测系统运行稳定，SDG路由协议在矿井通信中表现出良好的适应性和有效性，能够满足监测网络的数据传输需求。该系统对于提高矿井安全水平、提升矿工生命安全保障以及改进矿井管理具有重大意义。 关键词：无线传感器网络，生命体征监测，矿井环境监控，同向梯度路由，接收信号强度指示定位