无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是由若干个传感器节点组成的分布式系统,最主要的功能之一就是数据收集。为了使WSN能够长时间地收集数据供用户使用,就要尽可能延长网络的生命周期。但是由于传感器节点的能量有限,并不能保证WSN持续不断的工作,所以延长网络的生命周期成为现阶段重点解决的问题。不管是在二维还是三维WSN中都存在网络生命周期短的问题。本文主主要针对三维WSN中数据收集方式进行研究,引入移动Sink,从减少网络能耗和负载均衡两方面入手,设计了一种带缓冲区域的数据收集方式BADC(Buffer-Assisted Data Collecting,BADC),有效延长了网络生命周期。本文主要做了如下工作:(1)本文对三维WSN数据收集做了整体方案设计,提出BADC的基本设计思想,建立BADC网络模型、能耗模型。将尽可能延长网络生命周期这一问题转化为两个最小化问题,即在源节点的路由策略和Sink的移动策略下,最小化网络总能耗和最小化网络最大平均负载。(2)将BADC分为三个部分的设计。第一,设计BADC缓冲区域。综合考虑网络能耗和负载分布,得出最优缓冲区域(球环)。第二,设计源节点的数据路由。本文将人工蜂群算法应用到源节点的数据路由设计中,综合考虑缓冲区域外源节点将数据传输到缓冲区域的路径长度和路由所经节点的剩余能量,最终得出最优数据路由。第三,规划Sink移动路径。本文利用蚁群算法设计出Sink可以遍历缓冲区域内所有数据节点的最短路径。(3)仿真分析BADC的性能。通过MATLAB仿真基于人工蜂群算法的源节点最优数据路由和基于蚁群算法的Sink最短路径。对比分析基于蚁群算法得出的Sink遍历缓冲区域内所有数据节点的路径长度和随机遍历的路径长度,以及不同缓冲区域设置下的网络能耗、网络负载分布和网络生命周期。实验结果表明,BADC下的性能最优。