煤矿采空区无线传感器网络非均匀分簇能量均衡路由协议

"煤矿采空区无线传感器网络路由协议研究" 本文主要探讨了在煤矿采空区环境下，无线传感器网络（WSN）路由协议存在的问题及解决方案。传统的基于能量均衡的路由协议往往不能很好地适应这种特殊环境，因此，作者提出了一种名为UCEB-CMF（非均匀分簇能量均衡路由协议）。协议的核心目标是提高网络的能源效率，延长网络生命周期，并确保在煤矿采空区的数据传输稳定性。 首先，UCEB-CMF协议优化了候选簇首（Cluster Head，CH）的选择机制。它强调剩余能量较大的传感器节点优先成为候选簇首，这样可以确保能量充足的节点在早期阶段参与数据转发，从而降低因能量耗尽导致的网络性能下降。 其次，协议改进了非均匀竞争半径的计算公式，不仅考虑节点的剩余能量，还引入了簇首节点到Sink节点（数据收集点）的距离因素。这种改进旨在均衡能量消耗，避免因距离远近不一导致的能源浪费，进一步提升网络的能源效率。 此外，针对煤矿采空区传感器节点容易失效的特性，UCEB-CMF协议提出了一种多路径路由算法。这一算法能够确保即使某些路径因为节点故障而中断，数据仍然可以通过其他路径进行传输，从而保证了数据传输的连续性和可靠性。 通过仿真结果验证，UCEB-CMF协议能够有效地均衡传感器节点的能耗，显著延长无线传感器网络的生存期。这表明该协议对于煤矿采空区这样的特殊环境具有较高的适用性。文章指出，该协议的实施将有助于改善煤矿安全监测系统的工作效能，提高数据采集和传输的质量。 关键词：煤矿采空区；无线传感器网络；路由协议；能量均衡；非均匀分簇 中图分类号：TD655.6 文献标志码：A 该研究对煤矿安全监控系统的无线传感器网络设计提供了理论支持，其提出的路由策略有望在实际应用中减少设备更换频率，降低成本，同时增强监测系统的稳定性和持久性。