WSN矿井监测系统：设计与实现，保障矿工安全

"这篇硕士研究生论文探讨了基于无线传感器网络(WSN)的矿井环境及人员监测系统的设计与实现，旨在提高矿井安全水平，尤其是保障矿工的生命安全。作者周波在导师宁永臣副教授的指导下，针对控制科学与工程专业进行了深入研究，并在2011年6月于哈尔滨工业大学完成了答辩。该系统利用WSN的技术特性，如低成本、低功耗和强适应性，解决了传统矿井监测系统的不足。 论文首先介绍了我国能源产业对煤炭的依赖以及煤矿安全生产的重要性，强调了改进矿井安全监测系统的需求。然后，它详细阐述了无线传感器网络的基础理论，包括其信息采集和处理技术，并结合矿井环境的特点，提出了基于WSN的监测系统方案。 系统的关键组成部分包括环境参数监测和井下人员定位。对于环境参数监测，WSN节点可以部署在矿井各处，实时采集并传输温度、湿度、瓦斯浓度等关键数据，以便及时发现潜在的安全隐患。人员定位功能则利用WSN的定位算法，确保在紧急情况下能够快速准确地找到井下作业的矿工。 论文重点讨论了路由协议和定位算法的选择与优化。在路由协议方面，论文分析了经典的LEACH协议，并在此基础上提出了一种新的分簇路由协议，该协议考虑了节点的能量状态和时间竞争因素，以实现更均衡的网络能量消耗和更长的网络生存时间。在定位算法上，可能涉及了多路径反射、信号强度或到达时间差等多种方法，以提高定位精度。 通过仿真验证，该分簇路由协议表现出了良好的性能，能够有效延长网络寿命，同时，论文可能还提出了针对矿井环境的特定定位策略，以确保在复杂环境下的高精度定位能力。这项工作为矿井安全提供了重要的技术支持，对于提高煤矿的安全生产水平具有实际意义。"