矿井安全监测：无线传感器分簇路由算法研究

"本文主要探讨了矿井安全监测中的一种无线传感器网络分簇路由算法，旨在提升矿井环境参数监测的实时性和能效。" 矿井安全监测是保障矿工生命安全和矿业生产的重要环节，而无线传感器网络在这一领域扮演着关键角色。传统有线监控系统受限于井下复杂环境，无法全面覆盖监测区域。无线传感器网络的引入解决了这一问题，其无需固定基础设施，部署灵活，适应性强，能够实现矿井环境参数的实时监测和预警。 本文提出了一种基于矿井巷道特性的分簇路由算法。该算法考虑了矿井的地理结构，通过分簇将传感器节点组织起来，每个簇的首节点（Cluster Head，CH）负责收集簇内节点的数据，并通过多跳通信将信息传递至基站。这种方式不仅简化了数据处理，也减少了通信能耗，因为不是所有节点都需要直接与基站通信。 路由算法是无线传感器网络中的核心技术之一。文中提及了几种不同的路由策略。例如，文献[4]结合多路径机制和SPEED协议，以保证传输速率、控制网络拥塞和实现负载平衡；文献[6]利用定向扩散路由策略，依据“梯度”进行数据传播，提高了数据向sink节点的定向效率；文献[8]提出的“1/2路径和”算法优化了路径选择，降低了计算复杂性；文献[9]则结合AODV路由和树型路由，形成了一种适合矿井环境的路由机制；文献[10]运用改进的LEACH算法，利用其分簇特性适应矿井的坑道结构。 本文提出的分簇路由算法与上述方法相比，更侧重于矿井特定环境的适应性。它依据巷道结构划分簇，通过簇首节点协调数据采集和传输，有效利用有限的能量资源，确保数据的实时传输。仿真结果证实了该算法在实时监测和节能方面的优势，对于矿井安全监测系统的性能提升有着显著作用。 关键词：矿井安全监测；无线传感器网络；分簇路由；簇首节点；多跳通信；路由算法；能量效率。