煤矿井下无线传感器网络线性分层拓扑结构设计

"这篇论文研究了用于煤矿井下线性分层的无线传感器网络拓扑结构，由黄艳秋、郁万里和何君燕共同撰写，受到国家自然科学基金的支持。文章探讨了根据采煤工作面液压支架特性设计的线性分层拓扑，并提出了相应的拓扑生成算法和维护策略。此外，还建立了无线传感器网络的底层架构，并设计了上层簇首节点的节能部署方案。通过理论分析和NS2仿真验证了该方案能有效延长网络生命周期，确定了最佳的簇首数量。关键词包括无线传感器网络、采煤工作面、拓扑结构和NS2仿真。" 本文关注的是在煤矿井下环境中应用无线传感器网络（WSN）的问题。在矿井作业中，由于空间限制和安全要求，通信技术必须适应特定的环境条件。作者针对采煤工作面液压支架的特点，设计了一种线性分层的WSN拓扑结构，这种结构有利于数据的高效传输和网络管理。 线性分层的WSN拓扑结构能够更好地适应地下复杂环境，提高网络覆盖范围和数据通信的可靠性。文中提出的拓扑生成算法考虑了网络节点分布和通信距离，旨在优化网络性能。同时，当网络拓扑发生变化时，如液压支架移动导致节点位置改变，文章也提供了网络拓扑维护的方法，确保网络的稳定运行。 在无线传感器网络的底层架构中，节点通常需要低功耗设计以延长电池寿命。因此，论文设计了上层的簇首节点部署方案，簇首节点负责收集和转发子节点的数据，从而减少单个节点间的直接通信，降低能量消耗。通过理论分析和NS2仿真工具，研究人员证明了这种部署策略可以有效地延长网络生命周期，即增加网络的整体生存时间。 此外，论文还探讨了在给定部署长度下确定最优簇首数量的问题。最优簇首数量的确定对于平衡网络负载、减少通信延迟和进一步节能至关重要。通过仿真结果，作者得出了在特定条件下网络性能最佳的簇首配置。 该论文对煤矿井下的无线传感器网络进行了深入研究，不仅提出了适应环境特性的拓扑结构，还给出了实际可行的网络管理和节能策略，为矿井安全监控和自动化提供了理论和技术支持。