王春

(国家能源集团 宁夏煤业有限责任公司 麦垛山煤矿， 宁夏 银川 750408)

0 引言

众所周知，监测煤矿采空区范围内的矿压显现、瓦斯与CO集聚、遗煤自燃等现象对于保证开采进度和保障煤矿安全是非常重要的。但是由于采空区环境恶劣、地形复杂，常规的监测监控系统难以布置与维护。目前主要还是采用束管系统进行气体的采集与分析[1]。近年来，人们开始提出将无线传感器网络(WSN)用于煤矿采空区的环境监测。资料[2]设计了一个基于Zigbee的煤矿采空区环境实时监测系统，资料[3][4]给出了煤矿采空区无线传感器网络的路由协议，资料[5]研究了采用无线传感器网络对采空区自燃进行监测。这些研究对推动无线传感器网络在采空区的应用起到了积极的作用。

对于WSN来说，煤矿采空区是一个特殊的无线传输空间。这不仅是由于其工作环境的恶劣，还由于其无线网络布置和传输的特殊性。煤矿采空区是一个时空变化的空间。采空区在随着工作面不断地推进。一方面，传感器节点无法跟随推进而移动，为了持续的监测，只能不断从工作面向采空区加入新的节点；另一方面，采空区的“三带(散热带、氧化带、窒息带)”[1]也在不断向前推进，旧节点逐步进入窒息带而失去监测意义，新节点不断加入到散热带而发挥作用。如果不考虑采空区的这些时空变化特性，就难以发挥WSN监测的作用和效率。

本研究利用集群概念和平面结构的路由器协议实现一种适合煤矿采空区使用的高效率路由方法，将多个传感器节点放在一个群中，以适应采空区变化的无线环境，而不改变网络的目的和功能。……