分布式集群WSN路由協(xié)議及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著三峽庫區(qū)蓄水量增加，水體的自凈能力降低，庫區(qū)水環(huán)境狀況正呈逐步惡化的趨勢，庫區(qū)水環(huán)境安全問題已經(jīng)引起了國內(nèi)外廣泛關(guān)注。目前，現(xiàn)有的監(jiān)測設(shè)備、方法和手段已經(jīng)不能滿足對任務(wù)的需求，迫切需要提高三峽庫區(qū)水環(huán)境的實(shí)時在線監(jiān)測能力。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有成本低、通信靈活、實(shí)時性好、處理數(shù)據(jù)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對三峽庫區(qū)水環(huán)境實(shí)施在線監(jiān)測是一種切實(shí)可行的解決方案。研究表明，三峽庫區(qū)流域具有面積大、分布廣

2、、形狀不規(guī)則的蜿蜒樹狀特征。對這樣特殊的監(jiān)測區(qū)域，為了獲得很好的監(jiān)測效果，本課題選取庫區(qū)沿岸若干排污口為重點(diǎn)監(jiān)測對象，建立了面向三峽庫區(qū)水環(huán)境監(jiān)測的分布式集群無線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模型，提出了基于能效的最優(yōu)簇數(shù)目算法和基于最短路徑算法的分布式集群無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，均衡了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)能量消耗，延長了整個網(wǎng)絡(luò)的生命周期。論文主要包括以下內(nèi)容：
　?、籴槍θ龒{庫區(qū)流域具有面積大、分布廣、形狀不規(guī)則的蜿蜒樹狀特征，結(jié)合流域水污染形成機(jī)理

3、，以沿岸若干排污口的“火炬”狀擴(kuò)散區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)監(jiān)測區(qū)域，構(gòu)建相應(yīng)的若干“火炬”狀無線傳感器監(jiān)測子網(wǎng)，進(jìn)而建立由若干子網(wǎng)構(gòu)成的分布式集群無線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
　?、跒榱吮M可能降低“火炬”狀無線傳感器監(jiān)測子網(wǎng)的能耗，采用最優(yōu)分簇模式，建立了最優(yōu)分簇數(shù)能量消耗模型，提出了基于能效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)簇數(shù)目算法。得出最優(yōu)簇數(shù)目，使得簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)具有較好的均勻性，避免簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)過多或過少引起能耗不均衡。仿真結(jié)果表明，該算法能夠使得各簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)數(shù)