無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量低成本、低功耗、具有無線通信和計算能力的微型傳感器節(jié)點組成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，涉及無線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)和微電機技術(shù)等多門學(xué)科。它改變了人類與現(xiàn)實物理世界的交互方式，在軍事、醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)難救援、工業(yè)控制、智能家居等領(lǐng)域彰顯出巨大的應(yīng)用價值。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的主要問題是計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源等方面的限制，針對如何進行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點高效率、低能耗的管理機制展開研究具有十分重要的意義。本

2、文主要在滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求的前提下對節(jié)點的休眠/喚醒機制和節(jié)點功率管理機制進行了研究，研究的主要工作體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　 針對可獲取傳感器節(jié)點位置信息的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，以TIAN算法中確定冗余節(jié)點的理論為基礎(chǔ)，提出了一種基于能量閾值設(shè)定的節(jié)點休眠/喚醒機制，將工作節(jié)點的能量消耗問題視為節(jié)點輪轉(zhuǎn)工作與休眠狀態(tài)的關(guān)鍵因素。針對網(wǎng)絡(luò)中探測區(qū)域內(nèi)長期工作的傳感器節(jié)點能量持續(xù)消耗所造成的節(jié)點探測性能下降（探測半徑減小），從而

3、導(dǎo)致盲區(qū)出現(xiàn)的情況，給節(jié)點設(shè)置相應(yīng)的能量消耗閾值，讓其能量消耗到一定程度上重新開始判別自身的工作狀態(tài)。使得監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)可以最大限度的利用節(jié)點的能量來完成相關(guān)任務(wù)，有效的平衡了網(wǎng)絡(luò)的整體能量消耗。
　　 同時在無需節(jié)點精確位置信息的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，結(jié)合模糊控制算法，設(shè)計出一種基于模糊能量控制的節(jié)點休眠/喚醒機制，使得節(jié)點不僅能夠根據(jù)自身能量變化的多少而且還可同時考慮其能量消耗的快慢程度來調(diào)整其休眠或工作狀態(tài)。在探測區(qū)域內(nèi)讓能量消

4、耗較多的節(jié)點進入休眠，能量充足的節(jié)點工作。達到了提高了網(wǎng)絡(luò)的整體生存壽命，增強單個傳感器節(jié)點能效的目的。
　　 針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點能耗的動態(tài)變化，引入蟻群優(yōu)化算法，在保證網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點雙向連通的條件下，制定出一種基于蟻群算法的節(jié)點功率控制管理機制，以節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸流量大小為依據(jù)，自適應(yīng)地調(diào)整節(jié)點的發(fā)射功率，利用蟻群優(yōu)化算法在網(wǎng)絡(luò)中重新建立傳輸路由。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中建立低能耗的數(shù)據(jù)通信路徑，有效降低網(wǎng)絡(luò)的整體能量消耗。
　

5、　 以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為通信平臺搭建了油田抽油機遠程運行監(jiān)測系統(tǒng)，綜合了本文所提出的節(jié)點模糊能量控制理論，在大范圍的監(jiān)測區(qū)域內(nèi)有效的提高了系統(tǒng)的使用周期，克服了傳統(tǒng)油田生產(chǎn)監(jiān)測方式所帶來的諸多不便，極大的提高了油田生產(chǎn)的自動化性能。
　　 本文研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理技術(shù)中的核心問題，以提高網(wǎng)絡(luò)能耗效率，延長網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點的有效工作周期為原則，設(shè)計出相關(guān)的節(jié)點管理控制算法，研究結(jié)果表明，以傳感器節(jié)點能耗為出發(fā)點，配以節(jié)點的自適應(yīng)