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申请/专利权人：陕西智引科技有限公司;陕西建材科技集团股份有限公司

摘要：本发明提出一种基于分布式光纤传感与自重构网络的矿井温度与气体监测预警方法。通过简化自重构网络，包括简化网络架构、简化自重构算法、简化多路径传输以及简化动态调整，降低计算和通信复杂性，保持系统可靠性和灵活性。将自重构网络算法拆分部署在STM32F4微控制器不同模块上，包括节点管理、路径选择与优化、数据处理与传输、动态调整与优化以及状态监测与管理模块。该方法可提高网络可靠性、灵活性与拓展性，保证监测数据实时性与准确性，增强冗余设计与容错能力，确保监测系统稳定运行。

主权项：1.一种基于分布式光纤传感与自重构网络的矿井温度与气体监测预警方法，其特征在于，包括以下部分：S1、简化自重构网络，降低计算和通信的复杂性，同时保持系统的可靠性和灵活性；S2、拆分网络部署与芯片不同模块，将自重构网络算法拆分并部署在STM32F4微控制器的不同模块上，考虑每个模块的功能和硬件资源限制，包括节点管理模块、路径选择与优化模块、数据处理与传输模块、动态调整与优化模块以及状态监测与管理模块；所述步骤S1简化网络架构和算法的步骤如下：S11、首先简化网络架构，假设矿井内有N个传感节点，每个节点的坐标为xi,yi,zi，其中i＝1,2,3...,N，则节点之间的距离dij用欧几里得距离表示为： 其中，N为矿井内传感节点的数量。xi,yi,zi为第i个节点的空间坐标；S12、其次简化自重构算法，首先是自重构机制，节点发现：节点i通过简单的广播消息发现周围的邻居节点集合Ni，其中每个邻居节点j满足dij≤R，R是节点的通信半径；路径选择：每个节点到节点i的路径权重简化为距离的倒数wij表示节点i到节点j的路径权重；然后进行网络重构，当某条路径故障时，节点i重新计算到目标节点t的最短路径，使用简化的Dijkstra算法：Dt＝min{Dt+wit}其中，Dt表示节点t到其它节点的最短路径权重；S13、然后简化多路径传输，包括冗余路径设计、动态路径选择、数据分片与重组以及故障切换机制；冗余路径设计是在设计网络时，节点i到节点j可以有多条路径，每条路径的权重为： 其中，Pk表示第k条路径上的所有边的集合；动态路径选择是根据路径的当前负载和通信质量，选择传输延迟最小的路径： 其中，Lij表示节点i到节点j的传输延迟或路径长度；数据分片与重组是将数据分片大小为S，通过多路径传输的总数据包D被分成M片： 其中，Si表示节点i的状态；在接收端进行数据重组： 故障切换机制是当路径Pk故障时，切换到下一条Pnext最优路径： S14、最后进行简化动态调整，包括自动拓扑调整、自适应传输速率、节点状态监测以及自动优化配置；自动拓扑调整是矿井结构变化时，节点i动态更新其邻居节点集合Ni：Ni＝{jdij≤R}自适应传输速率是根据网络负载L和通信质量Q，调整传输速率Rt： 其中Rmax是最大传输速率；节点状态监测是实时监测网络节点的状态Si，包括剩余能量Ei和通信质量Qi：Si＝Ei,Qi自动化优化配置是通过数据分析和智能算法，优化节点部署Di和路径选择Popt： 其中，Ci是节点i的综合成本，包括能耗、通信质量等因素。

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