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煤矿窄长空间的WSN节点布置关键技术的研究

作　者: 李欣欣
导　师: 付华
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 无线传感器网络 k-覆盖能量节点部署 R_DBSCAN
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 6次
引　用: 0次
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内容摘要

对煤矿井下的复杂环境实时监测以及信息稳定传输是保证煤矿安全生产的重要因素。与传统有线监测网络系统存在成本高、铺设困难、移动性差等缺点相比，无线传感器网络(WSN)是由大量微小的内部集成了信息感知、计算、存储以及通信等多种功能的传感器节点自组织而成的一个网络系统，因此应用到煤矿监测中能够得到很好的效果。而传感器节点的部署则是煤矿监控的第一步。本文首先介绍了无线传感器网络的体系结构、组网特点、影响因素，分析了影响井下无线网络通信因素，并提出了层次网络的部署原则。接下来对网络覆盖和分组问题重点研究，提出了基于狭长空间的网络关系模型，并在分组覆盖算法的基础上提出了一个基于能量均衡的分组覆盖算法。算法仿真表明，改进的算法可以更好均衡网络能量。随后以矿井安全监测数据为基础，结合煤矿安全监测的特点，提出矿井无线传感器网络节点集生成算法。算法以各监测参数为特征权重，通过R_DBSCAN对各监测区域进行聚类分析，划分不同等级，进行不同覆盖度的节点部署，并分别设定节点的休眠时间。该部署策略可以保证将矿井所需监测的位置完全覆盖，同时也可在一定程度上降低网络节点能耗。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-10
1 绪论  10-15
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究的现状  11-13
    1.2.1 煤矿监控系统概述  11-12
    1.2.2 无线传感器网络节点部署研究现状  12-13
  1.3 本文的主要研究内容及章节安排  13-14
  1.4 论文创新点  14-15
2 无线传感器网络与节点部署  15-24
  2.1 井下无线传感器网络  15-19
    2.1.1 井下无线传感器网络体系结构  15-17
    2.1.2 无线传感器网络的影响因素  17-19
  2.2 节点部署概述  19-23
    2.2.1 节点部署策略的分类  19-20
    2.2.2 井下节点部署的性能指标  20-21
    2.2.3 影响井下无线网络通信因素分析  21-22
    2.2.4 井下节点部署原则  22-23
  2.3 本章小结  23-24
3 基于无交叉节点分组的井下 k 重覆盖部署策略  24-43
  3.1 相关问题研究  24-29
    3.1.1 k 重覆盖概念  24-25
    3.1.2 k 覆盖的判定  25-27
    3.1.3 节点分组问题  27-29
  3.2 系统模型  29-33
    3.2.1 节点部署策略  29-30
    3.2.2 感知模型  30-32
    3.2.3 传输模型  32-33
  3.3 基于能量均衡的无交叉节点分组 k 覆盖算法设计与分析  33-43
    3.3.1 问题描述  33-34
    3.3.2 算法设计  34-40
    3.3.3 实验仿真与分析  40-43
4 基于改进的数据挖掘井下节点部署策略  43-57
  4.1 节点生成算法  44-51
    4.1.1 改进的 DBSCAN 算法—R_DBSCAN  44-48
    4.1.2 矿井传感器网络节点部署及空间配置  48-51
  4.2 传感器节点集生成算法  51-53
  4.3 实验仿真  53-55
  4.4 本章小节  55-57
5 结论与展望  57-59
  5.1 本文主要工作及结果  57-58
  5.2 前景展望  58-59
参考文献  59-62
作者简历  62-64
学位论文数据集  64-65

煤矿窄长空间的WSN节点布置关键技术的研究

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