[發(fā)明專利]一種礦井無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710520562.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN107277827A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王珂;寧方;陳偉;王越群
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W16/18
• 分類號(hào): H04W16/18;H04W24/04;H04W40/24;H04W84/18
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種礦井無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署方法，其特征是：

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：巷道間的基本拓?fù)潢P(guān)系，以中點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，圖論為理論基礎(chǔ)，基于鄰接表的巷道拓?fù)涠S結(jié)構(gòu)圖的自動(dòng)生成算法，通過(guò)巷道中點(diǎn)得到一系列具有相同屬性的巷道中線，經(jīng)過(guò)優(yōu)化處理，構(gòu)成巷道弧以及巷道線的基本結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)由巷道中所組成的巷道二維結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D；

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署方法：依據(jù)煤礦井下的通信環(huán)境，采用確定性部署策略，針對(duì)井下信號(hào)衰減因素提出了基于最大通信距離的礦井無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)連通節(jié)點(diǎn)集生成算法和骨干網(wǎng)備用節(jié)點(diǎn)集生成算法形成礦井監(jiān)測(cè)的骨干網(wǎng)絡(luò)；進(jìn)而又通過(guò)部署備用節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的骨干節(jié)點(diǎn)由于某種原因不能正常工作時(shí)，這些備用節(jié)點(diǎn)可以維持網(wǎng)絡(luò)的正常通信，提高了網(wǎng)絡(luò)的健壯性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦井無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署方法，其特征是：

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的具體描述如下：包括數(shù)據(jù)輸入和巷道二維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖輸出；其中，

巷道二維結(jié)構(gòu)圖(TTS)由三個(gè)集合組成：TTS＝(V，E，W)，其中點(diǎn)集為：V＝{V1，V2，V3，…，Vn}，邊集為：E＝{E1，E2，E3，…，En}，各條邊的權(quán)值的集合為：W＝{W1，W2，W3，…，Wn}；

(1)數(shù)據(jù)輸入：

a)各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)及其對(duì)應(yīng)的左右?guī)途啵涀骷蟅，其中：

V＝{(x₁,y₁,z₁,dl₁,dr₁),((x₂,y₂,z₂,dl₂,dr₂),…,((x_n,y_n,z_n,dl_n,dr_n)}，其中，x_n,y_n,z_n分別表示導(dǎo)線點(diǎn)的三維坐標(biāo)，dl_n，dr_n分別表示導(dǎo)線點(diǎn)的左右?guī)途啵?/p>

b)各原始巷道線的編碼ID，記作集合E，其中：

E＝{ID₁,ID₂,…,ID_n}，ID表示各原始巷道線的編碼；

(2)巷道二維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖輸出：

基于鄰接表的巷道二維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖的自動(dòng)生成算法，具體算法步驟如下：

a)按照導(dǎo)線點(diǎn)編碼方案對(duì)所有導(dǎo)線點(diǎn)及巷道線進(jìn)行連續(xù)編碼，將編碼存放在導(dǎo)線點(diǎn)的ID屬性域中；

b)依據(jù)中點(diǎn)所屬巷道線ID對(duì)中點(diǎn)進(jìn)行配對(duì)，即將屬于同一巷道線的中點(diǎn)放在同一個(gè)集合中，分別記為E₁，E₂，…,E_n,其中：

E₁＝{(x₁₁,y₁₁),(x₁₂,y₁₂),…,(x_1n,y_1n)}，

E₂＝{(x₂₁,y₂₁),(x₂₂,y₂₂),…,(x_2n,y_2n)}，

…

E_n＝{(x_n1,y_n1),(x_n2,y_n2),…,(x_nn,y_nn)}；

上式中，x_nn，y_nn分別表示第n條巷道的第n個(gè)中點(diǎn)的二維坐標(biāo)；

c)依據(jù)巷道中點(diǎn)映射算法計(jì)算出每一個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)對(duì)應(yīng)的中點(diǎn)坐標(biāo)，得到中點(diǎn)集記為MidV，其中MidV＝{(x₁’,y₁’),(x₂’,y₂’),…,(x_n’,y_n’)}，并且將確定的中點(diǎn)坐標(biāo)以及判斷出來(lái)的折線點(diǎn)標(biāo)識(shí)存入中點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；上式中，x_n'，y_n'表示每一個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)對(duì)應(yīng)的中點(diǎn)二維坐標(biāo)；

所述的巷道中點(diǎn)映射算法是在已有的巷道中點(diǎn)的求解算法的基礎(chǔ)上，以導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)和左或右?guī)蜑樵紨?shù)據(jù)，基于坐標(biāo)公式法的巷道中線自動(dòng)求解算法求解巷道壁的直線方程，通過(guò)點(diǎn)至直線的距離公式求解出導(dǎo)線點(diǎn)與巷道壁的距離，進(jìn)而得出巷道中點(diǎn)的位置坐標(biāo)；對(duì)于巷道折線點(diǎn)的判斷，依據(jù)導(dǎo)線點(diǎn)與巷道壁間的位置關(guān)系，逐個(gè)判別各個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)是否為折線點(diǎn)，直至發(fā)現(xiàn)折線點(diǎn)；

d)順次連接各巷道中點(diǎn)，得到巷道二維拓?fù)漭喞獔D；

e)依據(jù)巷道線編碼得出巷道間的連通關(guān)系，進(jìn)而對(duì)節(jié)點(diǎn)、弧段間存在的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行處理，得到中點(diǎn)—弧段網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

f)對(duì)巷道中的一些特殊位置點(diǎn)，即折點(diǎn)進(jìn)行直線化；

g)遍歷各中點(diǎn)的曲線弧段標(biāo)記屬性，若為1則該中點(diǎn)所在巷道弧段內(nèi)的角點(diǎn)應(yīng)按照巷道弧優(yōu)化算法順次連接；

h)輸出巷道二維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。