邊坡防災監(jiān)測中基于貓群算法的無線傳感網(wǎng)技術研究.pdf

1、我國是一個地質(zhì)環(huán)境比較復雜的國家。隨著我國鐵路建設的快速發(fā)展，山區(qū)鐵路里程在全國鐵路總里程中占的比重越來越大。由于山區(qū)地質(zhì)災害發(fā)生頻繁，需要將邊坡防災監(jiān)控系統(tǒng)部署在此區(qū)域的鐵路沿線，以防止鐵路的安全正常運營受到坍塌、泥石流等自然災害的影響，避免其危害到國家和人民的生命財產(chǎn)安全。隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術、微電子技術和無線通信技術的飛速發(fā)展，無線傳感器技術的應用范圍也將更加廣泛，為鐵路沿線的邊坡防災與監(jiān)測帶來了新的研究方向。
　　無線

2、傳感器網(wǎng)絡就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。由于傳感器節(jié)點自身能量有限，而山區(qū)邊坡環(huán)境復雜惡劣，不利于對傳感器節(jié)點進行更新或者能量補充，所以傳感器節(jié)點的能耗速率將是決定邊坡防災監(jiān)測系統(tǒng)性能和壽命周期的關鍵。本文分析了傳感器節(jié)點的能量消耗的分布情況，指出了能耗主要發(fā)生在數(shù)據(jù)傳輸階段，所以為了提高

3、系統(tǒng)性能，需要設計一個良好有效的無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議。
　　本文首先大致介紹了無線傳感網(wǎng)絡的概念、特點以及整個傳感網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)和節(jié)能技術，其次具體介紹了無線傳感網(wǎng)絡中已提出的幾類比較典型的路由算法，并且具體分析總結(jié)了這幾種算法的優(yōu)勢和不足的。為了更好的保證邊坡防災監(jiān)測系統(tǒng)在復雜環(huán)境下更高效地正常工作，提出了基于層次分級貓群蟻群路由協(xié)議（LD-CSO算法）。詳細介紹了貓群的概念、結(jié)構(gòu)以及具體算法流程，并舉實例進行了詳細說明。

4、　　在高邊坡的模擬環(huán)境背景下，完成了基于層次分級蟻群路由協(xié)議(LD-AVO算法)、基于層次分級的貓群蟻群路由協(xié)議（LD-CSO算法）、AODV算法在建立路由時間、能量消耗以及丟包數(shù)方面的對比實驗，得出基于層次分貓群蟻群路由協(xié)議（LD-CSO算法）縮短了基于蟻群算法尋找路由的時間，節(jié)約了能量。相比定向擴散算法，貓群算法在平衡節(jié)點能量消耗方面要好得多?？傮w來說，貓群算法降低了節(jié)點的能量損耗，使網(wǎng)絡的能量負載更加均衡，有效延長系統(tǒng)的生命周期。