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链式无线传感网络在煤矿井下的部署策略
摘要：无线传感网络（WSNs）在煤矿井下安全检查中有非常重要的作用，传感节点部署影响无线传感网络的性能，在我们的研究中，第一次提出了链式无线传感网络（CWUMSN），链式无线传感网络能够监测煤矿井下的环境和人员定位。我们对传感网络的传感节点的最低部署策略进行了理论研究，我们证明了，链式无线传感网络中非均匀部署策略网络的生命周期比均与部署策略要长，其次，我们提出了一种煤矿井下链式无线传感网络节点非均匀部署的动态研究算法。其结果显示，煤矿井下链式无线传感网络中，。这项工作提供了一个煤矿井下无线传感器网络节点新的部署策略，有效地促进了无线传感器网络在煤矿井下的应用。
关键字：无线传感网络；链式；煤矿井下；节点部署策略；网络的生命周期；
1简介
煤矿井下环境监测和矿工定位是确保矿井安全生产的关键任务，煤矿井下许多的安全因素中（包括气体量，防水，防尘）需要不断的进行检测。在现有的一些有线、无线煤矿井下监测系统中，基站只能固定在矿井走廊。矿井下的无线设备需要较高的功率用来联络基站。因此，这些系统的主要缺点是高能耗和无线设备的高成本。
无线传感网络（WSNs）是目前无线网络应用研究中的热点，许多的无线传感网络被设计用于军事、工业、环境监测等领域。商业化农业，地质安全和导航刺等已有的和潜在的各种应用中，要求我们提高监测各种地下条件能力，无线传感器网络已经成功地用于煤矿井下环境监测和跟踪矿工的位置
无线传感网络在监测系统中的优点是快速响应和灵活部署。Stolkin等人提出了无线传感网络中传感器节点的部署策略。通常假设传感器节点在一个分布式的方式部署在一个相对集中的二维甚至三维地区。但是，这些现有理论并不适用于关键传感器网络，关键传感网络的传感器节点具有战略链型拓扑以及相对较长的部署距离。这类应用往往受限于自然景观、人工建筑, 由于其远距离,比如河流，海岸，高速公路，国界线，煤矿井下隧道。这些位置要求传感器节点部署的应只限于狭窄，长的很长一段走廊。
我们链型无线传感器网络的拓扑结构、通信协议和传感器节点部署方法进行了研究。在现有的理论中，没有适合与煤矿井下链式无线传感网络这应用在特殊的地下环境和通信信道丢失多。遗憾的是，煤矿井下链式无线传感网络的无传感节点部署算法已经被，这阻止了煤矿井下无线传感网络的发展。
2链型矿井无线传感器网络
用于矿井环境监测和矿工定位的链式矿井无线传感器网络（CWUMSN）拓扑在图1所示

图1 链式矿井无线传感网络拓扑图
链式矿井无线传感网络包含三个节点：传感器节点（SNs）黑色圆点表示。簇头节点（CHNs）用实心正方心表示。基站（BS），用三角形表示。传感器节点固定地部署在矿井隧道两边。首先采集到环境信息和员工位置。然后发送给簇头节点。簇头节点是一个特殊的传感器节点，按照簇头选择规则从传感器节点中选择出来的。簇头节点间相互联系并且通过多级跳模式传输从感器节点收集到的信息给基站。通常，基站部署能够通过有线网络连接到地面的轴站里。基站从最近的簇头节点收集信息，然后将信息通过有线方式传输给地面服务器。在图1中，箭头方向表示数据传输的方向。
定义1 ， 在链式矿井无线传感网络中