三维露天矿山场景中异构分簇组网协议研究

作者：张洪光; 刘亭亭; 吕秀莎; 张莹; 聂剑红^*; 李青

来源：工矿自动化, 2021, 47(12): 68-74.

DOI：10.13272/j.issn.1671-251x.2021070067

• 三维露天矿山
• 阶梯状矿坑
• 异构设备组网
• 静止骨干网
• 静止节点
• 移动节点
• 端到端时延
• 动态分簇

露天矿山组网是智慧矿山的基础关键技术之一,然而露天矿山通信环境复杂、多种异构节点移动性差异大,导致通信链路不稳定。针对该问题,提出了一种异构分簇组网协议(HCNP)。HCNP支持静止太阳能LoRa中继设备的随时接入,可以随采矿深度的变化进行灵活布置。HCNP应用最短路径树形成从静止设备和静止中继设备到基站的静止骨干网。HCNP按照节点是否移动、能量是否受限、到基站的跳数和距离划分优先级,基于节点的不同优先级完成簇头选择和成簇过程,形成静止骨干网和动态分簇的异构组网模式,实现数据的可靠转发。仿真结果表明:与按需平面距离向量路由协议(AODV)、优化链路状态路由协议(OLSR)、贪婪周边无状态路由协议(GPSR)、基于节点位置的三维地理路由协议(AB3D)相比,HCNP具有较高的成功传输率,较低的端到端时延和较低的能耗,当仿真时间和节点数量变化时,成功传输率始终高于83%,端到端时延低于20 ms,并且能量消耗不超过0.66 J。这说明静止骨干网和考虑节点优先级的分簇策略适用于环境复杂的三维露天矿山,满足矿山设备和人员数量动态变化适应性的需求。

• 单位
  北京邮电大学; 华北科技学院; 电子工程学院