[发明专利]一种综采工作面无线传感器网络路由及覆盖方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种无线网络路由及覆盖方法，特别是一种综采工作面无线传感器网络路由及覆盖方法。

背景技术

随着煤矿向自动化、数字化以及智能化方向发展，煤矿安全监测尤其是综采工作面参数监测成为研究热点。当前综采工作面参数主要采用单点巡检或者有线网络的方式，前者存在监测点单一、实时性差等缺点，而后者存在网络自适应差、可靠性低、安装维护复杂等缺点。

随着电子技术、通信技术与组网技术的发展，无线节点具有成本低、体积小的特点，易于通过无线的方式形成一个自组织网络系统，协作完成监测区域内的参数感知、数据处理、网络通信等任务，能够满足综采工作面参数监测的实际需求。无线传感器网络应用到综采工作面的参数监测，对提高工作面信息感知能力、减少事故发生具有意义，但是由于无线传感器节点由电池供电，节点能量受限；而且综采工作面为狭长区域的特殊场景，形成了综采工作面无线传感器网络这类特殊的拓扑结构，其存在网络长度方向上能量消耗不均衡的现象，而且出现部分节点失效时能致使整个网络无法有效工作，从而降低了网络的性能。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种能够均衡网络通信任务，平衡无线节点能量消耗，提高网络性能的一种综采工作面无线传感器网络路由及覆盖方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括如下步骤：

1）综采工作面无线传感器网络由感知节点簇、传输节点簇和双基站组成；

2）在网络初始工作时，建立感知节点簇内聚拢的路由路径和传输节点簇间分流的路由路径，形成综采工作面网络节点的路由维护表；

3）确定无线节点数据转发量，计算感知节点簇和传输节点簇节点间距，并对节点进行覆盖布置；

4）在部分节点失效时，基于综采工作面无线传感器网络的可连通性，重新选择无线数据在综采工作面的传输路线。

在步骤1）中，所述的综采工作面无线传感器网络由感知节点簇、传输节点簇和双基站组成，具体为：

1）感知节点簇由感知节点组成，负责获取综采工作面参数；所有感知节点被分割成多个独立工作的感知节点簇，布置在网络一边；

2）传输节点簇由传输节点组成，负责数据的发送；所有传输节点被分割成与感知节点簇相同数量的传输节点簇，布置在网络的另一边；

3）双基站布置在综采工作面两端，负责接收来自传输节点簇的数据。

在步骤2）中，所述的在网络初始工作时，建立感知节点簇内聚拢的路由路径和传输节点簇间分流的路由路径，形成综采工作面网络节点的路由维护表，具体为： 

1）每个感知节点簇内的感知节点采集的综采工作面参数，从感知节点簇两端汇聚到簇中心节点，形成感知节点簇内聚拢的路由路径；

2）每个感知节点簇中心节点将所有数据传输给对应的传输节点簇的簇首节点，再由其选择最短路由路径传输到对应的基站，形成传输节点簇间分流的路由路径；

3）感知节点簇主要进行感知信息，而传输节点簇传输信息，建立感知传输分离的路由路径，形成综采工作面网络无线节点的路由维护表。

在步骤3）中，所述的确定无线节点数据转发量，计算感知节点簇和传输节点簇节点间距，并对节点进行覆盖布置，具体为：

1）基于感知节点簇内路由路径及节点数据转发量，计算感知节点簇内节点间距，节点间距以感知节点簇中心节点为对称中心渐减，进行感知节点簇节点的内紧缩布置；

2）基于传输节点簇间路由路径及节点数据转发量，计算各传输节点簇间节点间距，节点间距以网络中心为对称中心渐减少，进行传输节点簇间节点的外紧缩布置。

在步骤4）中，所述的在部分节点失效时，基于综采工作面无线传感器网络的可连通性，重新选择无线数据在综采工作面的传输路线，具体为：

1）当感知节点簇内节点失效时，该失效感知节点的邻居节点与其较远的感知节点簇的簇首节点进行连通，传输节点簇正常工作；

2）当传输节点簇内节点失效时，该失效传输节点一端的邻居节点失效，另一端的邻居节点选择相反的方向与基站进行连通，感知节点簇正常工作。