面向三峡库区环境监测的无线传感器网络分簇算法研究

摘要

随着三峡工程的顺利推进以及库区城镇化建设进程的加快，三峡库区环境现状及其变化再次引起了有关部门的高度重视。利用先进的技术手段，有效获取环境参数信息，实现三峡库区环境监测，是保持三峡库区生态健康以及确保三峡库区可持续发展的重要技术保障。而现有的监测设备、监测方法、监测能力等已不能满足日益增长的库区环境监测需要，因此，迫切需要提高库区环境监测能力。
　　 由于无线传感器网络具备广分布、低成本、高容错、可远程实时监控等特点，结合三峡库区环境监测的特殊应用背景，采用无线传感器网络技术、GPRS技术和Internet技术进行融合组网，构建适用于三峡库区环境监测的无线传感器网络，最终实现三峡库区环境监测的智能化与网络化。本文的具体工作主要体现以下几个方面：
　　 ①结合无线传感器网络体系结构，对无线传感器网络技术特点、无线传感器网络通信协议、以及无线传感器网络设计要求等关键技术做出了具体分析。并针对三峡库区环境监测的特殊应用背景，研究了无线传感器网络的规模化特征，并着重分析了当前流行的各种分簇路由协议，对无线传感器网络的分簇路由协议进行了优化，以达到延长网络生命周期的目的。
　　 ②为了进一步提高网络生命周期，针对当前流行的各种分簇路由算法中只考虑分簇这一层面研究，而未考虑分簇后簇头节点失效下网络运行情况，本课题提出了一种基于软件再生模型的簇头节点管理策略，给出模型分析，并进行了实验仿真。
　　 ③在完成上述研究工作的基础上，构建了基于无线传感器网络的三峡库区环境监测系统实验模型。主要包括监控框架设计、监控硬件平台设计、监控软件平台设计以及监控终端设计。基于该实验模型，验证了实现三峡库区环境网络化智能监测的可行性。
　　 论文最后对本课题进行了总结以及对下一步研究工作的展望。