WSAN協(xié)作路由協(xié)議優(yōu)化及在設施果蔬中應用研究.pdf

1、原有的設施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要采用有線通信技術，這種系統(tǒng)存在穩(wěn)定性差、可靠性低等缺點，因而很大程度上限制了其在設施農(nóng)業(yè)領域中的推廣應用。無線傳感器網(wǎng)絡(WirelessSensorNetwork，WSN)是近年來新興的一種技術，具有成本低、可靠性高、靈活性好等優(yōu)點，采用WSN技術可以實現(xiàn)設施農(nóng)業(yè)應用的自動化、網(wǎng)絡化和可控化。隨著WSN技術的發(fā)展，對于客觀世界的簡單感知已經(jīng)無法滿足人們的需求，而如何高效快捷地對所獲取的信息作出智能決策受到

2、人們的關注。通過在WSN中引入若干執(zhí)行器節(jié)點構成具有智能控制的無線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(WirelessSensorandActorNetwork，WSAN)，不僅能夠?qū)陀^世界進行感知，還能夠依據(jù)執(zhí)行器節(jié)點做出快速響應，以解決網(wǎng)絡中的突發(fā)事件。本課題正是看到WSAN網(wǎng)絡的巨大應用價值，因而將其應用于設施果蔬領域，以實現(xiàn)果蔬栽培和管理的自動化、網(wǎng)絡化和智能化，并對設施果蔬應用中存在的多類型節(jié)點之間的協(xié)作路由進行了深入地探討和研究。
　

3、　針對WSAN技術應用于設施果蔬領域存在的不足提出了一種新型協(xié)作路由協(xié)議，該協(xié)議包含一個三層協(xié)作路由模型，主要用于解決多類型節(jié)點協(xié)作機制問題。協(xié)作機制問題包括傳感器節(jié)點之間的協(xié)作，傳感器節(jié)點與執(zhí)行器節(jié)點之間的協(xié)作，以及執(zhí)行器節(jié)點之間的協(xié)作。
　　1.對于傳感器節(jié)點之間的協(xié)作，借鑒已有的鏈路狀態(tài)分簇算法(LSC)進行優(yōu)化，提出了一種新的基于RSSI的動態(tài)分簇算法(BRCA)，該算法對于網(wǎng)絡中簇頭的選舉進行了優(yōu)化，進一步降低了網(wǎng)絡的整

4、體能耗。BRCA算法將傳感器節(jié)點與簇頭節(jié)點形成了一種星型拓撲結構。
　　2.對于傳感器節(jié)點與執(zhí)行器節(jié)點之間的協(xié)作，提出了一種基于事件驅(qū)動的角度轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議(AFRP)。AFRP協(xié)議是在BRCA算法的基礎上基于簇頭節(jié)點與執(zhí)行器節(jié)點的角度信息來選擇下一跳簇頭節(jié)點，以減小網(wǎng)絡延遲和降低網(wǎng)絡整體能耗，保證簇頭節(jié)點盡快將事件報告給執(zhí)行器節(jié)點。
　　3.對于執(zhí)行器節(jié)點之間的協(xié)作，研究了一種執(zhí)行器節(jié)點重新部署算法(RDAA)和執(zhí)行器節(jié)點之

5、間任務分配問題，提出了一種基于密封第一價拍賣的實時任務分配算法(RTAA-SFPA)，使得網(wǎng)絡內(nèi)的執(zhí)行器節(jié)點達到最佳化的任務分配。RDAA算法主要用于對已經(jīng)劃分好執(zhí)行范圍的執(zhí)行器節(jié)點進行重新部署，而RTAA-SFPA算法采用基于拍賣的合同網(wǎng)協(xié)議將發(fā)生的事件作為任務分配給效能值最小的執(zhí)行器節(jié)點或者執(zhí)行器節(jié)點的集合，以均衡網(wǎng)絡能耗。
　　最后，將仿真驗證上述的設計方案，并比較和分析了仿真結果，仿真結果證明提出的協(xié)作路由協(xié)議可以滿足設施