無線傳感器網絡優化的應用分析范文

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《情報工程》2018年第2期

摘要：無線傳感器網絡是在傳感器的基礎上發展起來的一種新的無線網絡技術。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點，推動了無線傳感器網絡在日常生活中的廣泛應用。無線傳感器網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絡優化的應用。

關鍵詞：無線傳感器；網絡優化；應用

無線傳感器網絡具有廣泛的應用范圍，可應用于軍事，環境檢測與預測，醫療保健，智能家居，建筑物狀態監測，復雜機械控制，城市交通，空間探索，危險區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據，并將決策結果高效準確地提交給用戶。其中涉及的數據融合、群集和路由協議適用于大多數應用程序，但在實際應用中，對于無線傳感器網絡的優化是很重要的。

1無線傳感器網絡系統結構

無線傳感器網絡是一種分布式的傳感器網絡，它的結構主要包括無線傳感器節點（wirelesssensor）、匯聚節點（sinknode）和管理節點（managementnode）。無線傳感器節點是無線傳感器網絡的重要組成部分，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測數據的采集和轉換；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據傳遞出去，也可以與其他通信節點進行數據的交換，接收和轉發；電源模塊是為無線傳感器提供供電，可根據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絡的幾個關鍵部分。匯聚節點在無線傳感器網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］。無線傳感器節點收集采集到的信息之后，匯聚節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點。

2無線傳感器網絡優化算法分析

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點周圍接收強信號，但是遠離目標的節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。在無線傳感器網絡監控中，需要特別注意能量水平較高的傳感器節點，并盡可能地忽略能量較低的傳感器節點來實現。出于一個目的，可以使用移動路由算法來使無線傳感器網絡能夠盡可能多地訪問具有高能量級別的傳感器節點，使得這些節點能夠更高效地服務于無線傳感器網絡并且完成節點數據融合工作。移動路由算法主要是根據特定數據構造數據表，收集和處理相關目標節點的信息，然后從目標節點到處理節點得到最優路徑。同時，需要執行這些目標節點的能量級別。基于這些基本信息，從處理節點開始，移動節點輪流訪問目標節點，最后返回到處理節點的路由，實現無線傳感器網絡的優化［2］。移動路由算法可以通過移動獲得最佳的路由節點序列，這是擬合曲線的基礎，完成靜態路由到移動動態路由的轉換。

2．2混合基站數據收集算法研究

由于無線傳感器網絡系統比較復雜，傳感器節點的工作環境比較復雜，更換電池或給電池充電是非常困難的。因此，在無線傳感器網絡優化中，有意識地延長網絡生命周期是必要的。混合基站的數據采集算法將監控區域內的移動基站端口設置為收集數據信息，從而延長無線傳感器的網絡壽命，提高無線傳感器的網絡性能。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絡通信，以使它們處于安全范圍內。另一方面，移動基站可以在無線傳感器網絡中自由移動并彼此緊密接觸。源節點有效減少了網絡中數據傳輸的距離，降低了網絡能耗，提高了數據的安全性［3］。

3無線傳感器網絡優化的應用

由于無線傳感器網絡的工作環境比較復雜，節點的計算資源有一定的局限性，拓撲動態性不確定。因此，實際應用時通常需要對無線傳感器網絡進行優化。傳統的建模和其他方法不能完全解決無線傳感器網絡的問題。現代優化算法可以有效提高網絡的效率和準確性，促進無線傳感器網絡應用的擴展。針對目前無線傳感器網絡優化的應用，基于數學方法和其他技術，對現有的優化算法進行了改進，以簡化無線傳感器網絡的有效方法。通過對無線傳感器網絡的優化，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，無線傳感器網絡技術迅猛發展，對人們的生活方式產生很大的影響。其中，較為廣泛的應用就是在智能交通領域方面。在智能交通系統中，所有檢測道路情況和車輛數據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的靈活性，在一些無法架設線路的地方，產生了監測盲區［4］。將無線傳感器網絡應用于交通系統中，可以擴大信息采集的范圍，減少監測盲區的產生，提高道路交通效率。為了更好地利用無線傳感器網絡，確保無線傳感器網絡能夠及時、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來提高無線傳感器網絡優化算法的實時響應能力，提高無線傳感器網絡算法的執行效率和準確性。

4結束語

無線傳感器網絡是在傳感器的基礎上發展起來的一種新的無線網絡技術。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點，推動了無線傳感器網絡在日常生活中的廣泛應用。無線傳感器網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絡的傳遞效率，還需要進一步優化算法，使無線傳感器網絡的應用范圍得到進一步擴展。

參考文獻：

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

［2］江海峰．無線傳感器網絡能量優化路由算法研究［D］．徐州：中國礦業大學，2010．

［3］張勛，劉寶，劉孝鵬．無線傳感網絡在農業生產中的應用［J］．南方農機，2017，48（6）：178．

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

作者：徐拓 單位：國網湖北省電力有限公司巴東縣供電公司