1、無線傳感器網絡以其低廉的成本、自發(fā)的組織網絡、多跳路由和低功耗的優(yōu)點被廣泛的應用于礦井的安全監(jiān)測和安全生產中。礦井環(huán)境有其特殊性，礦井中的無線信號因反射、折射等影響會造成信號衰減，進而影響無線傳感器節(jié)點之間的通信質量。隨著生產過程中的巷道延伸，傳感器節(jié)點的部署也要同步延伸才能保障網絡的覆蓋質量。這就要求傳感器節(jié)點的部署要能全方位的覆蓋到巷道中的每一個關注點，即采用安全高效的節(jié)點部署方式和策略實現(xiàn)礦井下全方位的覆蓋。
　　目前大部分

2、的無線傳感器網絡覆蓋問題研究是基于二維平面的，不適合三維礦井環(huán)境。因此，需要針對礦井巷道設計合理的三維覆蓋模型。礦井巷道的截面主要分為拱形、圓形、矩形，在巷道內壁上傳感器大多采用直線型和左右交替型經典部署。針對矩形截面礦井巷道的無線傳感器節(jié)點如何實現(xiàn)單重無縫覆蓋的問題，通過分析巷道幾何尺寸與節(jié)點感知半徑的關系，判斷礦井巷道合理的部署類型。本文所做的主要工作包括以下兩點：
　　（1）在已知相鄰節(jié)點距離的情況下，對兩種經典節(jié)點部署進行

3、分析。首先對矩形截面巷道截面幾何尺寸進行分析，尋找滿足其完全覆蓋的傳感器節(jié)點最佳布設位置；其次推導出滿足其完全覆蓋的傳感器節(jié)點最小感知半徑與巷道截面幾何尺寸的函數關系；最后在滿足巷道截面完全覆蓋的前提下，推導出滿足其三維無縫覆蓋的最小感知半徑與巷道截面幾何尺寸的函數關系。推論表明，在直線型部署中最小感知半徑是隨著相鄰節(jié)點距離變大而變大，在左右交替型部署中最小感知半徑不僅與相鄰節(jié)點距離有關還與巷道寬度有關。仿真實驗也驗證了這些關系的正確性

4、。
　?。?）在已知傳感器節(jié)點感知半徑的情況下，對兩種經典節(jié)點部署的動態(tài)可變位置進行分析。首先根據三維覆蓋模型并結合空間幾何理論，推導出在兩種部署中滿足完全覆蓋條件的相鄰節(jié)點距離及覆蓋密度；其次結合巷道幾何尺寸對覆蓋密度進行比較；最后考慮到在特殊區(qū)域的節(jié)點不一定能安裝在理想位置上，根據節(jié)點感知半徑的大小結合巷道的幾何尺寸推導出了節(jié)點可偏移理想位置的量。推論表明，當巷道高度大于巷道寬度時左右交替型部署更適合礦井巷道覆蓋。當巷道高度小

5、于巷道寬度時分三種情況，巷道高度的平方與巷道寬度的平方比在2/3到1之間時，左右交替型部署更適合礦井覆蓋；巷道高度的平方與巷道寬度的平方比在0到1/3之間時，直線型部署更適合礦井覆蓋；巷道高度的平方與巷道寬度的平方比在1/3到2/3之間時，可找到一個節(jié)點感知半徑的臨界值，小于該臨界值時左右交替型部署更適合礦井巷道覆蓋，大于該臨界值時直線型部署更適合礦井巷道覆蓋。仿真實驗同樣驗證了這些推論的正確性。
　　利用本文推導的結論，可直接計