礦井中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究.pdf

1、目前礦井安全事故頻發(fā)，如何建立有效的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)成為煤礦企業(yè)面臨的難題。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的礦井環(huán)境，提高了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的可靠性。為確保有效覆蓋和節(jié)點(diǎn)之間的連通性，同一區(qū)域往往同時(shí)處于多個(gè)節(jié)點(diǎn)的感應(yīng)范圍內(nèi)，勢(shì)必造成大量數(shù)據(jù)冗余，需進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。數(shù)據(jù)融合能夠降低網(wǎng)絡(luò)總能耗，因此其成為WSN領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。
　　本課題分析現(xiàn)有融合算法存在的優(yōu)缺點(diǎn)，從礦井監(jiān)控的角度提出了一種WSN數(shù)據(jù)融合技術(shù)。主要從網(wǎng)絡(luò)能耗、傳輸時(shí)延和數(shù)據(jù)精確

2、性三個(gè)方面進(jìn)行WSN數(shù)據(jù)融合模型的研究，相關(guān)工作如下：
　　(1)為了降低網(wǎng)絡(luò)的總能耗，提出一種基于分簇的WSN數(shù)據(jù)融合算法。分簇過(guò)程中采用了一種平均能耗最優(yōu)的均勻分簇算法，在簇頭選擇時(shí)，考慮了節(jié)點(diǎn)剩余能量、傳輸距離和當(dāng)選次數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)當(dāng)選簇頭的概率的影響；數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中提出一種估計(jì)機(jī)制的融合算法，將相鄰兩個(gè)采集周期數(shù)據(jù)的變化量的絕對(duì)值與設(shè)定閾值進(jìn)行比較，去除閾值內(nèi)的冗余數(shù)據(jù)，大大降低了網(wǎng)絡(luò)總能耗；最后分析了閾值大小與網(wǎng)絡(luò)總能耗的關(guān)系

3、，并且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)總能耗最小時(shí)得到最佳閾值。
　　(2)鑒于估計(jì)機(jī)制的數(shù)據(jù)融合算法降低網(wǎng)絡(luò)能耗的同時(shí)會(huì)增加傳輸時(shí)延，降低數(shù)據(jù)精確性，本文提出一種均衡時(shí)延和數(shù)據(jù)精確性的自適應(yīng)融合算法。通過(guò)引入博弈理論和自適應(yīng)融合因子，當(dāng)?shù)V井環(huán)境中丟包率動(dòng)態(tài)變化時(shí)，簇頭自適應(yīng)選擇最佳融合因子使網(wǎng)絡(luò)總效益函數(shù)值最大，最佳融合因子總體上隨著丟包率的增大而增大，這樣就有效均衡了傳輸時(shí)延和數(shù)據(jù)的精確性。
　　(3)均勻分簇算法導(dǎo)致不同監(jiān)測(cè)區(qū)域的簇的能耗速率不