無線傳感器網(wǎng)絡優(yōu)化的應用分析范文

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《情報工程》2018年第2期

摘要：無線傳感器網(wǎng)絡是在傳感器的基礎上發(fā)展起來的一種新的無線網(wǎng)絡技術(shù)。它具有隨機分布，鋪設成本低，不受地理位置限制等特點，正是無線傳感器的這一優(yōu)點，推動了無線傳感器網(wǎng)絡在日常生活中的廣泛應用。無線傳感器網(wǎng)絡在一定程度上受到能量供應的限制。基于此，本文簡要分析了無線傳感器網(wǎng)絡優(yōu)化的應用。

關鍵詞：無線傳感器；網(wǎng)絡優(yōu)化；應用

無線傳感器網(wǎng)絡具有廣泛的應用范圍，可應用于軍事，環(huán)境檢測與預測，醫(yī)療保健，智能家居，建筑物狀態(tài)監(jiān)測，復雜機械控制，城市交通，空間探索，危險區(qū)域檢測與檢測等領域。所有這些都要求及時，準確，快速地處理收集到的數(shù)據(jù)，并將決策結(jié)果高效準確地提交給用戶。其中涉及的數(shù)據(jù)融合、群集和路由協(xié)議適用于大多數(shù)應用程序，但在實際應用中，對于無線傳感器網(wǎng)絡的優(yōu)化是很重要的。

1無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

無線傳感器網(wǎng)絡是一種分布式的傳感器網(wǎng)絡，它的結(jié)構(gòu)主要包括無線傳感器節(jié)點（wirelesssensor）、匯聚節(jié)點（sinknode）和管理節(jié)點（managementnode）。無線傳感器節(jié)點是無線傳感器網(wǎng)絡的重要組成部分，主要由傳感器模塊、無線通信模塊和電源模塊等組成。傳感器模塊主要用于監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換；無線通信模塊負責通過無線移動等方式將傳感器模塊采集到的數(shù)據(jù)傳遞出去，也可以與其他通信節(jié)點進行數(shù)據(jù)的交換，接收和轉(zhuǎn)發(fā)；電源模塊是為無線傳感器提供供電，可根據(jù)成本進行單電源或者雙電源的配置。這3個模塊是相互獨立、相互依存的，它們是無線傳感器網(wǎng)絡的幾個關鍵部分。匯聚節(jié)點在無線傳感器網(wǎng)絡中起著承上啟下的作用，主要負責收集傳感器模塊采集到的信息［1］。無線傳感器節(jié)點收集采集到的信息之后，匯聚節(jié)點開始工作并收集信息，通過無線通信方式（2G／3G／4G）將信息傳送給管理節(jié)點。

2無線傳感器網(wǎng)絡優(yōu)化算法分析

2．1移動路由算法

由于傳感器具有一定的感應范圍，可以在有限的傳感器節(jié)點周圍接收強信號，但是遠離目標的節(jié)點只能在檢測到信號時接收弱信號甚至無信號。可由傳感器節(jié)點感測的目標信號強度可由能量水平表示。在無線傳感器網(wǎng)絡監(jiān)控中，需要特別注意能量水平較高的傳感器節(jié)點，并盡可能地忽略能量較低的傳感器節(jié)點來實現(xiàn)。出于一個目的，可以使用移動路由算法來使無線傳感器網(wǎng)絡能夠盡可能多地訪問具有高能量級別的傳感器節(jié)點，使得這些節(jié)點能夠更高效地服務于無線傳感器網(wǎng)絡并且完成節(jié)點數(shù)據(jù)融合工作。移動路由算法主要是根據(jù)特定數(shù)據(jù)構(gòu)造數(shù)據(jù)表，收集和處理相關目標節(jié)點的信息，然后從目標節(jié)點到處理節(jié)點得到最優(yōu)路徑。同時，需要執(zhí)行這些目標節(jié)點的能量級別。基于這些基本信息，從處理節(jié)點開始，移動節(jié)點輪流訪問目標節(jié)點，最后返回到處理節(jié)點的路由，實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡的優(yōu)化［2］。移動路由算法可以通過移動獲得最佳的路由節(jié)點序列，這是擬合曲線的基礎，完成靜態(tài)路由到移動動態(tài)路由的轉(zhuǎn)換。

2．2混合基站數(shù)據(jù)收集算法研究

由于無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)比較復雜，傳感器節(jié)點的工作環(huán)境比較復雜，更換電池或給電池充電是非常困難的。因此，在無線傳感器網(wǎng)絡優(yōu)化中，有意識地延長網(wǎng)絡生命周期是必要的。混合基站的數(shù)據(jù)采集算法將監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的移動基站端口設置為收集數(shù)據(jù)信息，從而延長無線傳感器的網(wǎng)絡壽命，提高無線傳感器的網(wǎng)絡性能。同時，不同類型的基站可以相互補充。一方面，固定基站可以在一定程度上延遲網(wǎng)絡通信，以使它們處于安全范圍內(nèi)。另一方面，移動基站可以在無線傳感器網(wǎng)絡中自由移動并彼此緊密接觸。源節(jié)點有效減少了網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x，降低了網(wǎng)絡能耗，提高了數(shù)據(jù)的安全性［3］。

3無線傳感器網(wǎng)絡優(yōu)化的應用

由于無線傳感器網(wǎng)絡的工作環(huán)境比較復雜，節(jié)點的計算資源有一定的局限性，拓撲動態(tài)性不確定。因此，實際應用時通常需要對無線傳感器網(wǎng)絡進行優(yōu)化。傳統(tǒng)的建模和其他方法不能完全解決無線傳感器網(wǎng)絡的問題。現(xiàn)代優(yōu)化算法可以有效提高網(wǎng)絡的效率和準確性，促進無線傳感器網(wǎng)絡應用的擴展。針對目前無線傳感器網(wǎng)絡優(yōu)化的應用，基于數(shù)學方法和其他技術(shù)，對現(xiàn)有的優(yōu)化算法進行了改進，以簡化無線傳感器網(wǎng)絡的有效方法。通過對無線傳感器網(wǎng)絡的優(yōu)化，可以有效提高無線傳感器傳遞信息和處理信息的效率，也可以延長無線傳感器的生存時間。當前，無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)迅猛發(fā)展，對人們的生活方式產(chǎn)生很大的影響。其中，較為廣泛的應用就是在智能交通領域方面。在智能交通系統(tǒng)中，所有檢測道路情況和車輛數(shù)據(jù)的傳感器都是連接的，這在很大程度上制約著智能交通系統(tǒng)的靈活性，在一些無法架設線路的地方，產(chǎn)生了監(jiān)測盲區(qū)［4］。將無線傳感器網(wǎng)絡應用于交通系統(tǒng)中，可以擴大信息采集的范圍，減少監(jiān)測盲區(qū)的產(chǎn)生，提高道路交通效率。為了更好地利用無線傳感器網(wǎng)絡，確保無線傳感器網(wǎng)絡能夠及時、準確的將采集到的信息傳遞出去，有必要利用并行分布式計算技術(shù)來提高無線傳感器網(wǎng)絡優(yōu)化算法的實時響應能力，提高無線傳感器網(wǎng)絡算法的執(zhí)行效率和準確性。

4結(jié)束語

無線傳感器網(wǎng)絡是在傳感器的基礎上發(fā)展起來的一種新的無線網(wǎng)絡技術(shù)。它具有隨機分布、鋪設成本低、不受地理位置限制等特點，正是無線傳感器的這一優(yōu)點，推動了無線傳感器網(wǎng)絡在日常生活中的廣泛應用。無線傳感器網(wǎng)絡在一定程度上受到能量供應的限制。為了提高無線傳感器網(wǎng)絡的傳遞效率，還需要進一步優(yōu)化算法，使無線傳感器網(wǎng)絡的應用范圍得到進一步擴展。

參考文獻：

［1］朱寅寅．無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋優(yōu)化方法研究［D］．南京：南京理工大學，2009．

［2］江海峰．無線傳感器網(wǎng)絡能量優(yōu)化路由算法研究［D］．徐州：中國礦業(yè)大學，2010．

［3］張勛，劉寶，劉孝鵬．無線傳感網(wǎng)絡在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用［J］．南方農(nóng)機，2017，48（6）：178．

［4］阮兆忠．無線傳感器網(wǎng)絡優(yōu)化的應用與研究［J］．科技創(chuàng)新導報，2016，13（18）：85＋87．

作者：徐拓 單位：國網(wǎng)湖北省電力有限公司巴東縣供電公司