针对矿井巷道结构狭长而造成无线传感器网络节点能耗不均的问题,提出了一种新的矿井无线传感器路由机制,即矿井非均匀分簇LBUC-M协议:构造一个新的阈值公式以一定周期选举候选簇首,以非均匀半径确定最终簇首,使得远离汇聚节点的簇数量少、簇内节点多,靠近汇聚节点的簇数量多、簇内节点少,从而减轻靠近汇聚节点的簇首节点转发数据的负担,达到负载均衡的目的。仿真结果表明,LBUC-M协议有效减小了节点能耗,延长了网络生命周期。

通过研究ZigBee路由协议和无线传感网络自适应机制,提出了基于ZigBee自适应多跳通信技术的矿井瓦斯监控系统方案。设计了基于ATmega128L单片机、CC2420射频收发器等芯片的硬件节点。实现了以MQ-4瓦斯传感器模块进行数据采集,以多跳通信的形式将数据传输到监控中心,对井下的环境状况进行实时监控。研究及实验结果表明,该设计系统稳定、功耗低,在实际矿井监测中具有一定的实用价值。

研究和设计了一种适用于煤矿采空区的无线传感器网络路由机制。首先对LEACH协议的簇头选举机制进行了改进,在计算阀值时添加剩余能量参数,然后采用改进后的协议和多径路由机制设计了煤矿采空区无线传感器网络路由算法,最后通过NS-2仿真平台进行了实验。实验结果表明,改进后的协议与原协议相比,提高了网络中节点的能量有效性,延长了网络的生命周期。

无线传感网络技术应用于矿井安全监控是当前研究的热点之一。由于传感器节点的能量是有限的,节能优化技术是无线传感器路由研究的一个热点问题。为了延长整个传感器网络的存活时间及保证数据传输的实时性,提出了一种新的路由度量标准,它综合考虑链路质量,能量及传输时延。并基于此路由度量标准,提出了一种候选集选择算法和节点协调机制。仿真实验验证所提出的机会路由算法的有效性,相比于传统的机会路由,可以获得更好的网络性能。