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申请/专利权人：中煤科工集团重庆研究院有限公司

摘要：本发明涉及一种基于LoRa技术的煤矿顶底板无线传感器网络低功耗控制方法，属于煤矿安全监测与无线通信技术领域。本发明包括构建基于LoRa无线通信技术的无线传感器网络，该网络由多个传感器节点和一个主分站、一个从分站组成；传感器节点采用同步和异步混合休眠模式，利用机会路由算法动态选择转发节点，通过中继方式将数据传输到分站；从分站保障了主分站出现问题时，系统仍能正常运行。无线LoRa数据传输模块和传感器控制单元的优化设计，以及智能重连机制的应用，提高了网络的稳定性和可靠性。本发明实现了在恶劣环境下稳定可靠的远距离无线通信，同时保证传感器的低功耗运行，并优化了中继级联技术，提高了数据传输效率。

主权项：1.基于LoRa技术的煤矿顶底板无线传感器网络低功耗控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：构建基于LoRa无线通信技术的无线传感器网络，该网络由多个传感器节点和一个主分站、一个从分站组成，其中：1传感器节点沿巷道安装，互相之间距离远，所有传感器数据上传到分站；2传感器节点采用同步和异步混合休眠模式，当分站需要数据的时候，由主分站发出同步指令，所有传感器节点获得授时同步，在同步时间时，接收到主分站的命令，并且发送采集数据给分站；3利用机会路由算法，根据节点的剩余能量、信号质量等因素动态选择转发节点，利用多个潜在的下一跳节点来提高数据包成功传输的概率；4传感器节点分别把数据经过中继发送给主分站或从分站；5从分站保障了主分站出现问题时，从分站发送集采命令，采集所有传感器节点的数据，系统正常运行，同时，网络在同步模式时，从分站接收部分传感器节点的数据，提高网络系统吞吐量；无线LoRa数据传输模块上电进入异步休眠状态，等待来自网络或者传感器控制单元的数据发送，若接收到分站同步命令，则无线LoRa数据传输模块进入同步休眠模式，功耗降至最低，达到微安级别；当有数据采集需求时，主分站发送集采命令唤醒无线模块，进而无线模块发送电平信号唤醒传感器控制单元，进行数据传输；若主分站发生异常，则无线模块进入异步休眠模式，等待从分站发送集采命令或者传感器控制单元发送数据，进行从分站和传感器控制单元之间的双向通信；传感器控制单元上电初始化后，通常处于休眠状态，当有按键触发、光控触发或外设电平触发中断时醒来；传感器控制单元通过时钟中断，每隔一段时间醒来采集数据，存储于EEPROM中，等待发送给分站；传感器控制单元接收到无线模块发送的集采命令后，立即唤醒并将存储的数据进行发送，通过无线模块发送给分站；分站接收到数据后，进行汇总和处理，最终将数据传输到地面监测中心；优化LoRa通信参数和网络路由算法，实现复杂电磁环境下的传感器数据稳定传输，并提高数据传输效率；智能重连机制，确保传感器节点在断电或通信故障后能自动重新连接到网络，进一步增强网络的稳定性。

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