矿井无线传感器网络不同信道传输特性试验研究

来源：黄金科学技术杂志2017年第1期北京时间：

作者：李宁，叶海旺，王李管，雷涛

单位：1.武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北 武汉 430070；2.中南大学资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083

摘要：为研究无线传感器网络信号在矿井巷道中的传播特性，解决无线传感器节点在巷道中合理布设等问题，采用CC2420、CC1020和CC1100 3种无线射频芯片，设计出分别在2.4 GHz、780 MHz和433 MHz频段工作的无线传感器节点，并选用某矿井作为试验环境，采用3种不同的发射功率（15，5，-5 dBm）对节点在矿井巷道中的接收信号强度（RSSI）和丢包率（PLR）进行了测试分析。试验结果表明，3种不同频段的无线传感器节点的接收信号强度值均随着收发距离的增大而减小，且信号的衰减符合对数模型。通过仿真发现，布设的节点采用15 dBm和5 dBm 2种发射功率时，无线信号基本覆盖了所有巷道，能满足矿井的数据通信需求。若考虑节点的功耗，优先选择5 dBm发射功率；若考虑无线通信距离和质量，优先选择15 dBm发射功率。因此，在矿井巷道环境中应用无线传感器网络时，780 MHz频段的传输性能最佳，发射功率可根据实际情况进行选择。

关键词：矿井,无线传感器网络,接收信号强度,丢包率

基金资助：国家自然科学基金面上项目“深部高地应力下岩体动力特性与爆炸应力波传播规律研究”（编号：51274157）和中央高校基本科研业务费专项资金资助项目“露天矿开采智能调度与控制关键技术研究”（编号：2017IVA045）联合资助