摘要:随着现代科学技术的不断发展和经济的不断进步,人们对于现代信息技术的运用已经达到了家家户户的普及程度,无线的传感技术在现今社会已经有了很大的提升和改变,无线传感网络技术是这些年来开始渐渐兴起的一种新型的网络技术模式。国内外学者在这个方面已经做出了很大方面的研究,对今天我们使用无线传感提供了大量的技术支撑,但是作为一项现在并不成熟的技术,它依然存在很多技术难题待解决,基于此,本文针对无线传感器网络优化的应用进行了简要分析。
关键词:无线传感器;网络优化;应用
无线传感器网络的应用领域十分广阔,能广泛应用于军事、环境检测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械控制、城市交通、空间探索、危险领域的检测和检查等,这些无一不要求及时,准确、快捷的处理收集到的数据,并高效而准确的将决策结果提交给用户,课题所涉及的数据融合、聚簇协议、路由协议,都是针对大多数应用领域里的应用的,因此研究无线传感器网络优化的应用具有十分重要的价值。
1无线传感器网络系统结构
无线传感器网络中包含许多传感器节点,这些节点主要分布于监测区域内,在无线通信的辅助下形成网络系统,能够采集并处理在网络覆盖区域内被感知对象的信息,并传送给监测者,完成无线传感监测的工作。
无线传感器网络系统结构主要包含无线传感器节点、汇聚节点与管理节点。无线传感器节点是其中最为重要的组成部分,主要由传感器模块、无线通信模块、处理器模块与能量供应模块组成。传感器模块主要用于采集待测区域内的信息并对相关数据进行转换,无线通信模块能够与其他无线通信传感节点进行信息的交换、接收与发送等操作,处理器模块则主要负责无线传感器节点的存储与处理,能量供应模块则是无线传感器节点运行能量的来源,这四个模块相互独立又相互依存,共同组成了无线传感器节点。汇聚节点在无线传感器网络中承担着链接作用,主要负责信息的汇集工作,当无线传感器节点收集信息后,汇聚节点开始工作将信息汇集到一起,通过无线通信的方式将这些信息传送到管理节点。在这个过程中,无线传感器节点监测数据会沿其他节点进行传输,在传输过程中监测数据也有可能受到其他因素影响,在无线传感器节点收集后经多条路到达汇聚节点,而后通过互联网或卫星等到达管理节点。管理节点是无线传感器网络的最后一环,属于终端监测平台,用户在管理节点处完成对无线传感器网络的配置与管理工作,并将最终的监测数据进行处理分析,形成监测任务发布出去,完成无线传感器传输的工作。
2无线传感器网络优化算法分析
2.1移动代理路由算法
由于传感器有一定的传感范围,在限定的传感器节点周围能够接收到较强的信号,但是与目标距离较远的节点在检测信号时就只能接收到较弱的信号甚至检测不到信号。传感节点能够感知的目标信号强度可以用能量级表示,在无线传感器网络监测时需要格外重视能量级较高的传感节点,并尽可能地忽略能量级较低的传感节点,为了达到这一目的,可以采用移动代理路由算法,使无线传感器网络尽量多地访问能量级高的传感节点,使这些节点能够更为高效地为无线传感器网络服务,完成节点的数据融合工作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆移动代理路由算法主要是以特定数据为基础,构造数据表,并对相关目标节点的信息进行收集处理,进而获取目标节点到处理节点的最佳路径,同时还需要对这些目标节点的能量级进行分析,并以这些基本信息为基础,从处理节点出发通过移动代理依次访问目标节点,最终返回处理节点的路由,实现无线传感器网络的优化。通过移动代理路由算法可以获得移动代理所经过的最佳路由节点序列,并以此为依据拟合出一条曲线,完成移动代理从静态路由向动态路由的转换。
2.2节点重要性评估算法研究
节点如果失效对无线传感器网络性能的影响即为节点的重要性,因此,对节点的重要性进行评估也可以用于无线传感器网络的优化。由于无线传感器网络相对复杂,在进行节点重要性评估时需要在结构复杂的网络中快速地找到关键节点,一般的,节点重要性评估算法是运用平均路径长度、网络直径等指标作为衡量标准,在进行节点重要性评估时需要按照次序将关键节点一一排除,这样极有可能造成网络断裂,进而无法区分关键节点的重要性,因此,利用节点重要性评估算法优化无线传感器网络存在一定的局限性。
2.3混合基站数据收集算法研究
由于无线传感器网络系统较为复杂,传感器节点的工作环境比较复杂,这样一来替换节点电池或对电池进行充电都非常困难,因此,在优化无线传感器网络时需要有意识地延长网络寿命。混合基站数据收集算法在监控区域中布置了移动基站口可以用于数据信息的收集,进而延长网络寿命,同时提高网络的性能。同时,不同类型的基站能够互相补充,一方面固定基站可以在一定程度上延迟网络通信,使其可以处于一个安全范围内,另一方面移动基站在无线传感器网络中能够自由移动,近距离地接触源节点,有效减少数据在网络中传输的距离,降低网络能耗的同时提高数据的安全性。由此可以看出,不同类型的混合基站收集数据更加地高效,具有适时性。
3无线传感器网络优化的应用
由于无线传感器网络的工作环境较为复杂,且节点的计算资源存在一定的局限性,拓扑动态存在不确定性,这样一来,在实际应用无线传感器网络时就常需要对其进行优化。传统的建模计算等方式无法完全解决无线传感器网络问题,现代优化算法能够有效提高网络的效率与准确性,促进了无线传感器网络应用范围的扩大。就目前无线传感器网络优化的应用情况来看,以数学方法等技术为基础改进现有的优化算法来简化无线传感器网络的有效途径,通过优化无线传感器网络,可以有效提高求解质量与效率。
无线传感器网络技术的快速发展,对人们的生活方式产生了巨大的影响,无线传感器网络在智能交通领域得到了广泛的应用,在智能交通系统中,探测路面与车辆数据的传感器都是通过有线连接的,这在很大程度上限制了智能交通系统的灵活性,监测范围也存在局限性。将无线传感器网络应用到交通系统中,可以扩大信息采集的范围,控制路口信号设备,降低车辆在路口的停车等待时间,同时有效监测实时交通负荷情况,为驾驶者提供行车路径,提高道路通行效率。
为了更好地利用无线传感器网络,需要进一步利用并行分布式计算技术,提高现代优化算法的实时响应能力,促使无线传感器网络算法效率与准确性的提升。
结语
无线传感器网络是在传感器基础上发展而来的一种新型网络技术,具有随机分布性、协作性、低成本以及地域无限制的特性,这也进一步促进了无线传感器网络的深入应用,对人们的生活产生了极大地影响。无线传感器网络在一定程度上受到资源的限制,为了提高无线传感器网络的效率,需要对其进一步算法优化,使无线传感器网络的应用范围得到进一步的拓展。
参考文献
[1]朱寅寅.无线传感器网络覆盖优化方法研究[D].南京理工大学,2009.
[2]江海峰.无线传感器网络能量优化路由算法研究[D].中国矿业大学,2010.
论文作者:徐拓,黄定懿
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签:传感器论文; 节点论文; 网络论文; 算法论文; 数据论文; 路由论文; 基站论文; 《电力设备》2017年第30期论文;