無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量低成本、低功耗、具有無(wú)線通信和計(jì)算能力的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，涉及無(wú)線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)和微電機(jī)技術(shù)等多門學(xué)科。它改變了人類與現(xiàn)實(shí)物理世界的交互方式，在軍事、醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測(cè)、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(jià)值。目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的主要問題是計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源等方面的限制，針對(duì)如何進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)高效率、低能耗的管理機(jī)制展開研究具有十分重要的意義。本

2、文主要在滿足無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求的前提下對(duì)節(jié)點(diǎn)的休眠/喚醒機(jī)制和節(jié)點(diǎn)功率管理機(jī)制進(jìn)行了研究，研究的主要工作體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　 針對(duì)可獲取傳感器節(jié)點(diǎn)位置信息的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，以TIAN算法中確定冗余節(jié)點(diǎn)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(diǎn)休眠/喚醒機(jī)制，將工作節(jié)點(diǎn)的能量消耗問題視為節(jié)點(diǎn)輪轉(zhuǎn)工作與休眠狀態(tài)的關(guān)鍵因素。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中探測(cè)區(qū)域內(nèi)長(zhǎng)期工作的傳感器節(jié)點(diǎn)能量持續(xù)消耗所造成的節(jié)點(diǎn)探測(cè)性能下降（探測(cè)半徑減小），從而

3、導(dǎo)致盲區(qū)出現(xiàn)的情況，給節(jié)點(diǎn)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(cè)網(wǎng)絡(luò)可以最大限度的利用節(jié)點(diǎn)的能量來(lái)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(shí)在無(wú)需節(jié)點(diǎn)精確位置信息的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，結(jié)合模糊控制算法，設(shè)計(jì)出一種基于模糊能量控制的節(jié)點(diǎn)休眠/喚醒機(jī)制，使得節(jié)點(diǎn)不僅能夠根據(jù)自身能量變化的多少而且還可同時(shí)考慮其能量消耗的快慢程度來(lái)調(diào)整其休眠或工作狀態(tài)。在探測(cè)區(qū)域內(nèi)讓能量消

4、耗較多的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠，能量充足的節(jié)點(diǎn)工作。達(dá)到了提高了網(wǎng)絡(luò)的整體生存壽命，增強(qiáng)單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)能效的目的。
　　 針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能耗的動(dòng)態(tài)變化，引入蟻群優(yōu)化算法，在保證網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)雙向連通的條件下，制定出一種基于蟻群算法的節(jié)點(diǎn)功率控制管理機(jī)制，以節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(wú)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為通信平臺(tái)搭建了油田抽油機(jī)遠(yuǎn)程運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，綜合了本文所提出的節(jié)點(diǎn)模糊能量控制理論，在大范圍的監(jiān)測(cè)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(cè)方式所帶來(lái)的諸多不便，極大的提高了油田生產(chǎn)的自動(dòng)化性能。
　　 本文研究了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理技術(shù)中的核心問題，以提高網(wǎng)絡(luò)能耗效率，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的有效工作周期為原則，設(shè)計(jì)出相關(guān)的節(jié)點(diǎn)管理控制算法，研究結(jié)果表明，以傳感器節(jié)點(diǎn)能耗為出發(fā)點(diǎn)，配以節(jié)點(diǎn)的自適應(yīng)