大坝监测中能量自补给的WSN分簇路由算法研究

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随着以微电子、嵌入式以及无线通信技术为基础的无线传感器网络快速发展,体现出微型化,节点部署灵活,成本低等优点,为大坝安全监测提供了全新的解决方案,有着巨大的应用前景。由于有线大坝监测覆盖区域有限、布线成本高等缺陷,而传统无线传感器网络监测存在生命周期较短、能量消耗不均衡等问题。同时传感器节点从环境中采集能量技术逐渐完善成熟,使无线传感器网络得以在大坝等恶劣环境中长期稳定运行并监测。因此研究基于能量自补给的无线传感器网络分簇路由算法研究及其在大坝监测中的应用,对实现小水电站大坝的安全监测具有重要的意义。  本论文主要研究成果如下:  1.针对大坝监测中无线传感器网络中传感器节点能量有限的问题,构建了实际环境中的节点能量自补给模型。  2.设计一种基于能量自补给的异构网络分簇路由算法。该算法提出了考虑节点实时能量补给效率以及剩余能量的簇头选举机制,并设计了能量均衡的簇间多跳传输机制。在网络的生命周期和能量消耗均衡化等方面得到了改进。  3.设计大坝监测无线传感器网络,包括网络的整体搭建和根据大坝结构的传感器节点部署策略,并针对大坝监测的实际特点,提出了一种适用于大坝监测的无线传感器网络路由算法,引入了传感器节点功能转换机制和自适应簇间传输算法,通过仿真实验表明,该算法能满足大坝监测网络在能量节能性、可靠性和能量均衡消耗方面的要求。  4.在大坝监测无线传感器网络研究基础之上,根据调研的大坝实际数据,开发了大坝无线传感器网络监测管理系统,并介绍了该系统的设计、主要功能以及关键技术。  最后对论文进行了总结,并提出了下一步的研究计划与方向。
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