煤矿皮带监测：ZigBee无线传感器网络设计与能耗均衡策略

"本文主要探讨了基于能耗均衡的矿井皮带监测无线传感器网络构建，采用ZigBee技术，旨在解决煤炭矿山中皮带监测设备布置广泛、环境恶劣且故障排查困难的问题。" 在煤矿安全生产中，胶带运输系统扮演着至关重要的角色，实时监控胶带输送机的状态对于确保安全稳定运行至关重要。鉴于井下环境的特殊性，传统的有线监控方案往往难以实施。ZigBee技术因其低功耗、低成本和适合小数据量实时通信的特性，成为构建无线传感器网络的理想选择。 文章提出了一个基于ZigBee的皮带监测方案，通过在皮带两侧设置传感器节点，构成无线网络，实现实时信息传输。为了应对传感器节点电池能量有限以及更换不便的问题，作者深入研究了网络能耗均衡，提出了一种基于成功传输率的优化模型。该模型旨在平衡各个节点的能耗，以最大化网络的整体生命周期。 在具体实现中，网络采用链式拓扑结构，节点沿着皮带分布，井口附近设置sink节点作为数据收集点。节点的工作模式被设定为连续模式，即每个节点持续采集数据并在空闲状态下监听信道，当接收到数据传输请求时，它们接收前一节点的数据并转发自身采集的信息到下一节点。 为了验证该模型的性能，文章使用OPNET进行仿真实验，结果显示该优化模型在矿井皮带运输系统的监测中具有显著的实用价值。这表明，通过有效管理和均衡节点能耗，可以显著提升无线传感器网络在恶劣环境下的可持续性和可靠性，为煤矿安全提供更有效的保障。 关键词的设置揭示了研究的主要焦点：无线传感器网络、ZigBee技术、嵌入式系统以及煤矿监测。这些关键词突出了研究的领域和技术核心，为后续相关研究提供了参考。 总结而言，这篇论文为解决矿井皮带监测的挑战提供了一个创新的解决方案，利用ZigBee技术和优化的能量管理策略，构建了一个能够适应恶劣环境的无线传感器网络，对煤矿安全监测具有重要的实践意义。