的A0A/TD0A定位信號(hào)測(cè)量實(shí)現(xiàn)各感知節(jié)點(diǎn)的位置校準(zhǔn);在工作面、掘進(jìn)面和采空區(qū)等煤礦安全監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵地帶，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)克服現(xiàn)有的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)部署和進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的困難，實(shí)現(xiàn)煤礦采煤、掘進(jìn)工作面、采空區(qū)瓦斯以及人員定位等無線接入檢測(cè)和災(zāi)變后對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的快速重構(gòu)，提高煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在災(zāi)變條件下的殘存性，建立可靠的煤礦安全監(jiān)測(cè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
[0024]能夠使得各無線傳感器網(wǎng)絡(luò)感知節(jié)點(diǎn)在實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)保證能量均衡消耗，提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用壽命;還能夠在動(dòng)態(tài)變化環(huán)境下實(shí)現(xiàn)每個(gè)感知節(jié)點(diǎn)是智能自定位，為該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在井下工作面災(zāi)變環(huán)境下的應(yīng)用提高了環(huán)境適應(yīng)性，達(dá)到了本發(fā)明的目的。
[0025]優(yōu)點(diǎn):該發(fā)明不僅能夠?qū)?jié)點(diǎn)處的井下工作面信息進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)災(zāi)變環(huán)境下無線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)快速構(gòu)建與實(shí)時(shí)定位，提高了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)井下惡劣環(huán)境的適應(yīng)性。
【附圖說明】
:
[0026]圖1為本發(fā)明智能感知節(jié)點(diǎn)的硬件組成模塊示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明智能感知節(jié)點(diǎn)中感知方法的執(zhí)行流程圖。
[0028]圖3為本發(fā)明智能感知方法中的自適應(yīng)定位方法的執(zhí)行流程圖。
[0029]圖中，m01—服務(wù)器;s01、s02—初始感知節(jié)點(diǎn)；sll_sl8—智能感知節(jié)點(diǎn)；t01—數(shù)據(jù)傳輸路徑;t02—定位信號(hào)路徑;t03—無線感知節(jié)點(diǎn)；t04—節(jié)點(diǎn)電量示意。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不是用于限制本發(fā)明的使用范圍。
[0031]實(shí)施例1:如圖1所示的一種井下工作面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能感知節(jié)點(diǎn)組成模塊示意圖，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能感知節(jié)點(diǎn)包括:低功耗微處理器、無線接收模塊、無線發(fā)射模塊、聲光報(bào)警模塊、溫度傳感器、紅外傳感器、振動(dòng)傳感器、聲音傳感器、電源監(jiān)測(cè)模塊、蓄電池和防爆、防沖擊外殼;低功耗微處理器的輸入端連接有無線接收模塊、溫度傳感器、紅外傳感器、振動(dòng)傳感器、聲音傳感器和電源監(jiān)測(cè)模塊，電源監(jiān)測(cè)模塊與蓄電池連接;低功耗微處理器的輸出端與無線發(fā)射模塊和聲光報(bào)警模塊連接;低功耗微處理器、無線接收模塊、無線發(fā)射模塊、聲光報(bào)警模塊、溫度傳感器、紅外傳感器、振動(dòng)傳感器、聲音傳感器、電源監(jiān)測(cè)模塊、蓄電池均安裝在防爆、防沖擊外殼內(nèi)。
[0032]所述的低功耗微處理器、無線接收模塊、無線發(fā)射模塊、聲光報(bào)警模塊、溫度傳感器、紅外傳感器、振動(dòng)傳感器、聲音傳感器、電源監(jiān)測(cè)模塊、蓄電池均固定安裝在防爆、防沖擊外殼中，保證智能感知節(jié)點(diǎn)在井下壞境的適用性，同時(shí)能夠避免長(zhǎng)期惡劣壞境以及災(zāi)變環(huán)境下對(duì)智能感知節(jié)點(diǎn)的損壞，增加了無線感知節(jié)點(diǎn)的工作可靠性。
[0033]如圖2所示的一種災(zāi)變壞境下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能感知方法，該智能感知節(jié)點(diǎn)采用蓄電池進(jìn)行供電，并利用電源監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)電量檢測(cè)，感知節(jié)點(diǎn)利用自身安裝的溫度傳感器、紅外傳感器、聲音傳感器以及振動(dòng)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度、聲音以及紅外信號(hào)，并測(cè)量感知節(jié)點(diǎn)載體自身的振動(dòng)信息，進(jìn)行對(duì)外部環(huán)境信息的實(shí)時(shí)感知。同時(shí)感知節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)測(cè)量其他感知節(jié)點(diǎn)發(fā)送的攜帶定位請(qǐng)求的無線信號(hào)，并利用低功耗微處理器進(jìn)行AOA/TDOA節(jié)點(diǎn)位置解算，同時(shí)向外發(fā)送已定位節(jié)點(diǎn)的位置信息以及用于其他節(jié)點(diǎn)定位的無線信號(hào)，實(shí)現(xiàn)智能感知節(jié)點(diǎn)的自定位；
[0034]實(shí)現(xiàn)感知節(jié)點(diǎn)的休眠與喚醒功能、基于能量均衡耗散的自適應(yīng)路由、外部環(huán)境的實(shí)時(shí)感知與信息傳輸以及基于A0A/TD0A解算的節(jié)點(diǎn)自定位等功能，由以下步驟進(jìn)行實(shí)現(xiàn):
[0035]步驟I)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能感知節(jié)點(diǎn)在處于休眠狀態(tài)時(shí)通過無線信號(hào)發(fā)送模塊保持某一頻率間隔向其他鄰近節(jié)點(diǎn)廣播發(fā)送呼叫信號(hào)，并且當(dāng)該節(jié)點(diǎn)在處于休眠狀態(tài)時(shí)利用無線接收模塊判斷是否接收到外部傳感器發(fā)送的呼叫信號(hào)，只有當(dāng)接收到外部節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號(hào)時(shí)，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)休眠喚醒，并利用電源檢測(cè)模塊檢測(cè)自身電量信息，并向外發(fā)送攜帶自身電量信息的無線信號(hào)；
[0036]步驟2)智能感知節(jié)點(diǎn)低功耗微處理器利用溫度傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量感知節(jié)點(diǎn)所在環(huán)境的溫度，紅外傳感器測(cè)量環(huán)境紅外信號(hào)，聲音傳感器測(cè)量環(huán)境的音頻參數(shù)，振動(dòng)傳感器測(cè)量節(jié)點(diǎn)自身的振動(dòng)特性，并對(duì)所測(cè)量的信號(hào)進(jìn)行分析，智能判斷所測(cè)量的信息中是否有異常情況，如果出現(xiàn)異常情況并進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)聲光報(bào)警模塊并且利用無線發(fā)送模塊向外發(fā)送攜帶報(bào)警信息的無線信號(hào)，否則感知節(jié)點(diǎn)正常的向外發(fā)射攜帶傳感器測(cè)量參數(shù)的無線信號(hào)；
[0037]步驟3)實(shí)時(shí)判斷該節(jié)點(diǎn)是否接收到其他感知節(jié)點(diǎn)發(fā)送的攜帶報(bào)警信息的無線信號(hào)，如果接收到則立即啟動(dòng)自身的聲光報(bào)警模塊，并向外轉(zhuǎn)發(fā)攜帶報(bào)警信息和初始報(bào)警節(jié)點(diǎn)編號(hào)的無線信號(hào)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)的優(yōu)先緊急傳輸；
[0038]步驟4)感知節(jié)點(diǎn)通過無線接收模塊接收到來自其他感知節(jié)點(diǎn)發(fā)送的攜帶其自身電量信息的無線信號(hào)，并通過檢測(cè)其他節(jié)點(diǎn)所發(fā)信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行節(jié)點(diǎn)間距離評(píng)估，并結(jié)合自身的節(jié)點(diǎn)電量信息，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸下智能路由判斷，判斷該節(jié)點(diǎn)是否參與其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)，如果符合轉(zhuǎn)發(fā)條件則將該節(jié)點(diǎn)接收到的外部節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息的中繼傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)路由算法的建立；
[0039]步驟5)感知節(jié)點(diǎn)通過無線接收模塊測(cè)量來自其他感知節(jié)點(diǎn)發(fā)送的攜帶定位請(qǐng)求的無線信號(hào)，判斷與發(fā)送該無線信號(hào)的感知節(jié)點(diǎn)的距離范圍，并利用自身的無線發(fā)送模塊向外發(fā)射自身的無線定位信號(hào)，同時(shí)啟動(dòng)定位需求判斷，只有該節(jié)點(diǎn)自身已經(jīng)位置標(biāo)定，才對(duì)接收到的無線信號(hào)進(jìn)行A0A/TD0A信號(hào)測(cè)量，并根據(jù)已知節(jié)點(diǎn)的位置信息對(duì)未知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位解算，實(shí)現(xiàn)對(duì)未知節(jié)點(diǎn)的位置標(biāo)定；
[0040]步驟6)根據(jù)步驟5)中對(duì)已進(jìn)行位置標(biāo)定的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù)通過節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)路由算法進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)將位置信息上傳到服務(wù)器;使得服務(wù)器能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)到各個(gè)感知節(jié)點(diǎn)的位置以及對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)下的環(huán)境感知參數(shù)，實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)感知節(jié)點(diǎn)的智能定位與感知。
[0041]該智能感知方法主要是實(shí)現(xiàn)感知節(jié)點(diǎn)在未接收到其他節(jié)點(diǎn)向外發(fā)送的呼叫信號(hào)前，采取休眠模式僅保留間隔時(shí)間檢測(cè)其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的呼叫信號(hào)功能，能夠大大降低感知節(jié)點(diǎn)在非工作狀態(tài)下的能量消耗。
[0042]并且如圖3所示的感知節(jié)點(diǎn)發(fā)送自身電量信息(t04)，同時(shí)接收到鄰近感知節(jié)點(diǎn)發(fā)來的攜帶其電量信息的無線信號(hào)，通過與自身電量信號(hào)的比對(duì)判斷出自身節(jié)點(diǎn)的剩余能量處于整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)的能量水平，同時(shí)根據(jù)自身的能量水平來進(jìn)行是否轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線信息，進(jìn)而分擔(dān)其他感知節(jié)點(diǎn)由于數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生的能量消耗，實(shí)現(xiàn)整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量均衡耗散。具體表現(xiàn)為感知節(jié)點(diǎn)(sl6)和感知節(jié)點(diǎn)(sll)均能夠接收感知節(jié)點(diǎn)(sl7)所發(fā)送的信號(hào)，但是由于感知節(jié)點(diǎn)(sl6)的自身電量信息少于感知節(jié)點(diǎn)(s 11)，因此不對(duì)感知節(jié)點(diǎn)(s 17)的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)傳輸，由感知節(jié)點(diǎn)(sll)承擔(dān)對(duì)s 17進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)傳輸。同樣的原理，感知節(jié)點(diǎn)(s15)相對(duì)與感知節(jié)點(diǎn)(s13)自身電量較多，因此承擔(dān)對(duì)感知節(jié)點(diǎn)(S18)的信息轉(zhuǎn)發(fā)傳輸。根據(jù)這個(gè)原理最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)能量均衡消耗。
[0043]如圖3所示為一種災(zāi)變壞境下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能感知方法步驟5)中所述的自定位方法主要是依靠已進(jìn)行位置標(biāo)定的感知節(jié)點(diǎn)對(duì)未知位置節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線定位信號(hào)進(jìn)行A0A/TD0A測(cè)量，并解算其位置的過程，主要實(shí)現(xiàn)步驟如下:
[0044]步驟5-1)首先利用兩個(gè)靠近服務(wù)器(mOl)的感知節(jié)點(diǎn)(s01、s02)作為初始感知節(jié)點(diǎn)，根據(jù)所需感知的礦井環(huán)境分布進(jìn)行局部定位坐標(biāo)系構(gòu)建，并對(duì)兩個(gè)初始感知節(jié)點(diǎn)(sOl、s02)進(jìn)行坐標(biāo)系下的手動(dòng)位置標(biāo)定，手動(dòng)位置標(biāo)定的初始節(jié)點(diǎn)加注五角星表示；
[0045]步驟5-2)兩個(gè)初始感知節(jié)點(diǎn)(801、802)實(shí)時(shí)接收未知節(jié)點(diǎn)(811、812、813、814)發(fā)送的定位信號(hào)，其中初始感知節(jié)點(diǎn)(sOl)接收未知節(jié)點(diǎn)(sll、sl2)的定位信號(hào)，初始感知節(jié)點(diǎn)(802)接收未知節(jié)點(diǎn)(812、813、814)的定位信號(hào)，因此兩個(gè)初始感知節(jié)點(diǎn)能夠同時(shí)接收到未知節(jié)點(diǎn)(S12)的定位信號(hào)，并利用初始感知節(jié)點(diǎn)對(duì)未知節(jié)點(diǎn)(S12)進(jìn)行AOA/TDOA下的信號(hào)測(cè)量，結(jié)合兩個(gè)初始節(jié)點(diǎn)的已標(biāo)定位置參數(shù)可以解算出未知節(jié)點(diǎn)(sl2)的位置信息，實(shí)現(xiàn)該節(jié)點(diǎn)的位置校準(zhǔn)