随着科学技术的不断进步和发展,物联网已逐步运用到众多领域。由于煤矿井下运行环境和运行方式的特殊性和复杂性,煤矿井下物联网感知层节点多采用电池供电,因此,如何最大程度的节约感知层节点的能量以提高感知层网络的生存周期成为当前研究的重要课题。为了能够尽可能地延长感知层网络的生命周期,本文做出研究如下:本文首先简要概述了物联网感知层可控拓扑算法的设计原则及经典的拓扑控制算法,针对现有的连通支配集算法在感知节点能量消耗及网络生存周期方面的不足,为了满足网络生存周期方面的要求,本文提出了基于连通支配集的物联网感知层拓扑控制算法。在基于连通支配集的基础上,利用遗传算法进行进一步优化。本文算法在OMNET++平台上进行仿真,仿真结果表明,本文所提算法在节约感知层网络的能耗方面表现出优越性,能有效地延长整个感知层网络的生命周期。根据提出的算法模型,本文从硬件和软件两个方面分别对井下物联网感知节点和网关节点进行了设计。硬件方面,设计了感知节点的最小系统、电源模块、传感器模块、无线收发模块和网关节点的最小系统,并利用串口通信实现感知节点与网关节点之间的通信。软件方面,采用模块化的设计,分别对感知节点与网关节点进行了软件设计,保证感知节点与网关节点之间通信。根据对硬件和软件的设计,验证井下感知层节点采用本文所提的基于连通支配集的物联网感知层拓扑控制算法在网络生存周期方面的可行性和优越性。