工业物联网环境下,无线传感器作为数据采集层的重要组件,凭借其价格低廉、性能良好的优势,被广泛应用在环境监测和工业设备安全监控等方面。然而,在传感信息回传至监测中心的过程中,信息的丢失可能导致监测人员错失察觉安全隐患的机会,并有可能在工业生产过程中造成灾难性危害。因此,高可靠的信息采集对于工业物联网应用非常重要。但对于工业环境中存在的高温、高压等特殊条件,传统的静态数据采集方式和人力采集方式并不合适。为此,基于可控无人机的空中数据采集引起了越来越多工业物联网研究工作者的关注。然而,受当前电池技术的限制,无人机能耗问题始终是一项挑战。在已知传感器分布的情况下,如何对无人机进行飞行规划,使得无人机能够在最小的能耗内完成数据采集成为了本文研究的重点。为了实现上述目标,本文针对现有研究中对无人机能耗的影响因素考虑不全面导致能耗模型不精确的问题,从基于实验分析的无人机能耗建模和面向能耗优化的无人机飞行规划两个方面开展理论研究,并设计与实现工业物联网环境下面向能耗优化的无人机飞行规划系统。具体地,本论文从以下三个方面开展研究工作:1.针对现有研究中对无人机能耗建模不精确的问题,提出了基于实验分析的无人机能耗建模。先分析无人机能耗建模所需的各项参数,然后设计相关实验,通过真实实验数据分析获取所需参数,从而建立直线飞行、悬停、加速减速和转角等不同飞行状态下的能耗模型。2.针对现有利用无人机采集传感器数据信息的应用研究中对无人机飞行能耗影响因素考虑不全面和忽略无线设备数据传输特点,导致难以从实际情况出发优化能耗的问题,为无人机设计了飞行规划算法。根据传感器的分布情况和所建立的能耗模型,并将飞行速度、转弯角度作为影响路径代价的两个重要因素,为无人机确定飞行路径与飞行速度,使无人机能够在最小的飞行能耗内完成数据采集。3.基于上述两方面的研究,设计并实现工业物联网环境下面向能耗优化的无人机飞行规划系统,在无人机采集传感器数据信息的同时降低其飞行能耗,使无人机能够在最小的能耗内完成工业物联网的数据采集。实验结果表明,无人机的转弯角度和飞行速度对能耗的确有较大的影响,且所提出的飞行规划算法能够在同时考虑这两点因素的情况下优化无人机的总体能耗。本论文所作的研究工作能够为工业物联网环境提供可靠且节能的传感器信息采集方式,减少资源消耗,提高工业生产过程的监测效率。