無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的應(yīng)用分析范文

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《情報(bào)工程》2018年第2期

摘要：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是在傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它具有隨機(jī)分布，鋪設(shè)成本低，不受地理位置限制等特點(diǎn)，正是無(wú)線傳感器的這一優(yōu)點(diǎn)，推動(dòng)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在日常生活中的廣泛應(yīng)用。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在一定程度上受到能量供應(yīng)的限制。基于此，本文簡(jiǎn)要分析了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；應(yīng)用

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有廣泛的應(yīng)用范圍，可應(yīng)用于軍事，環(huán)境檢測(cè)與預(yù)測(cè)，醫(yī)療保健，智能家居，建筑物狀態(tài)監(jiān)測(cè)，復(fù)雜機(jī)械控制，城市交通，空間探索，危險(xiǎn)區(qū)域檢測(cè)與檢測(cè)等領(lǐng)域。所有這些都要求及時(shí)，準(zhǔn)確，快速地處理收集到的數(shù)據(jù)，并將決策結(jié)果高效準(zhǔn)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(yīng)用程序，但在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化是很重要的。

1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種分布式的傳感器網(wǎng)絡(luò)，它的結(jié)構(gòu)主要包括無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)（wirelesssensor）、匯聚節(jié)點(diǎn)（sinknode）和管理節(jié)點(diǎn)（managementnode）。無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，主要由傳感器模塊、無(wú)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(cè)數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換；無(wú)線通信模塊負(fù)責(zé)通過(guò)無(wú)線移動(dòng)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(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，接收和轉(zhuǎn)發(fā)；電源模塊是為無(wú)線傳感器提供供電，可根據(jù)成本進(jìn)行單電源或者雙電源的配置。這3個(gè)模塊是相互獨(dú)立、相互依存的，它們是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的幾個(gè)關(guān)鍵部分。匯聚節(jié)點(diǎn)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中起著承上啟下的作用，主要負(fù)責(zé)收集傳感器模塊采集到的信息［1］。無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)收集采集到的信息之后，匯聚節(jié)點(diǎn)開(kāi)始工作并收集信息，通過(guò)無(wú)線通信方式（2G／3G／4G）將信息傳送給管理節(jié)點(diǎn)。

2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法分析

2．1移動(dòng)路由算法

由于傳感器具有一定的感應(yīng)范圍，可以在有限的傳感器節(jié)點(diǎn)周?chē)邮諒?qiáng)信號(hào)，但是遠(yuǎn)離目標(biāo)的節(jié)點(diǎn)只能在檢測(cè)到信號(hào)時(shí)接收弱信號(hào)甚至無(wú)信號(hào)。可由傳感器節(jié)點(diǎn)感測(cè)的目標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度可由能量水平表示。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中，需要特別注意能量水平較高的傳感器節(jié)點(diǎn)，并盡可能地忽略能量較低的傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。出于一個(gè)目的，可以使用移動(dòng)路由算法來(lái)使無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠盡可能多地訪問(wèn)具有高能量級(jí)別的傳感器節(jié)點(diǎn)，使得這些節(jié)點(diǎn)能夠更高效地服務(wù)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)并且完成節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)融合工作。移動(dòng)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(guān)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的信息，然后從目標(biāo)節(jié)點(diǎn)到處理節(jié)點(diǎn)得到最優(yōu)路徑。同時(shí)，需要執(zhí)行這些目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的能量級(jí)別。基于這些基本信息，從處理節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)輪流訪問(wèn)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，最后返回到處理節(jié)點(diǎn)的路由，實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化［2］。移動(dòng)路由算法可以通過(guò)移動(dòng)獲得最佳的路由節(jié)點(diǎn)序列，這是擬合曲線的基礎(chǔ)，完成靜態(tài)路由到移動(dòng)動(dòng)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)比較復(fù)雜，傳感器節(jié)點(diǎn)的工作環(huán)境比較復(fù)雜，更換電池或給電池充電是非常困難的。因此，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，有意識(shí)地延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)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(dòng)基站端口設(shè)置為收集數(shù)據(jù)信息，從而延長(zhǎng)無(wú)線傳感器的網(wǎng)絡(luò)壽命，提高無(wú)線傳感器的網(wǎng)絡(luò)性能。同時(shí)，不同類型的基站可以相互補(bǔ)充。一方面，固定基站可以在一定程度上延遲網(wǎng)絡(luò)通信，以使它們處于安全范圍內(nèi)。另一方面，移動(dòng)基站可以在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中自由移動(dòng)并彼此緊密接觸。源節(jié)點(diǎn)有效減少了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x，降低了網(wǎng)絡(luò)能耗，提高了數(shù)據(jù)的安全性［3］。

3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的應(yīng)用

由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作環(huán)境比較復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源有一定的局限性，拓?fù)鋭?dòng)態(tài)性不確定。因此，實(shí)際應(yīng)用時(shí)通常需要對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。傳統(tǒng)的建模和其他方法不能完全解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題。現(xiàn)代優(yōu)化算法可以有效提高網(wǎng)絡(luò)的效率和準(zhǔn)確性，促進(jìn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的擴(kuò)展。針對(duì)目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的應(yīng)用，基于數(shù)學(xué)方法和其他技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有的優(yōu)化算法進(jìn)行了改進(jìn)，以簡(jiǎn)化無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的有效方法。通過(guò)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，可以有效提高無(wú)線傳感器傳遞信息和處理信息的效率，也可以延長(zhǎng)無(wú)線傳感器的生存時(shí)間。當(dāng)前，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展，對(duì)人們的生活方式產(chǎn)生很大的影響。其中，較為廣泛的應(yīng)用就是在智能交通領(lǐng)域方面。在智能交通系統(tǒng)中，所有檢測(cè)道路情況和車(chē)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(wú)法架設(shè)線路的地方，產(chǎn)生了監(jiān)測(cè)盲區(qū)［4］。將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于交通系統(tǒng)中，可以擴(kuò)大信息采集的范圍，減少監(jiān)測(cè)盲區(qū)的產(chǎn)生，提高道路交通效率。為了更好地利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，確保無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的將采集到的信息傳遞出去，有必要利用并行分布式計(jì)算技術(shù)來(lái)提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)算法的執(zhí)行效率和準(zhǔn)確性。

4結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是在傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它具有隨機(jī)分布、鋪設(shè)成本低、不受地理位置限制等特點(diǎn)，正是無(wú)線傳感器的這一優(yōu)點(diǎn)，推動(dòng)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在日常生活中的廣泛應(yīng)用。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在一定程度上受到能量供應(yīng)的限制。為了提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳遞效率，還需要進(jìn)一步優(yōu)化算法，使無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍得到進(jìn)一步擴(kuò)展。

參考文獻(xiàn)：

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［3］張勛，劉寶，劉孝鵬．無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］．南方農(nóng)機(jī)，2017，48（6）：178．

［4］阮兆忠．無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的應(yīng)用與研究［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2016，13（18）：85＋87．

作者：徐拓 單位：國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司巴東縣供電公司