基于非均勻分簇的無線振動傳感網(wǎng)絡負載均衡的方法研究.pdf

1、大型旋轉(zhuǎn)機械設備的安全性和可靠性現(xiàn)在已經(jīng)成為工業(yè)工廠中最重要的一個環(huán)節(jié)，機械振動故障監(jiān)測也越來越受到重視。監(jiān)測系統(tǒng)的有線連接為機械設備的監(jiān)測和維護帶來了不便，因此將無線傳感網(wǎng)絡應用于大型旋轉(zhuǎn)機械故障監(jiān)測是一項重要且必要的研究課題。無線傳感網(wǎng)絡路由協(xié)議負責將采集節(jié)點的數(shù)據(jù)可靠穩(wěn)定的傳輸?shù)絽R聚節(jié)點，是無線傳感網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)中不可或缺的一個重要組成部分。本文的主要工作將圍繞上述部分問題展開研究。
　　論文首先分析無線傳感網(wǎng)絡路由協(xié)議的設計

2、要求及分類，介紹了幾種經(jīng)典路由協(xié)議并分析對比了其性能。針對大型旋轉(zhuǎn)機械振動監(jiān)測系統(tǒng)的特點采用分簇路由協(xié)議，并詳細闡述了分簇路由協(xié)議的能耗分析、性能評價、核心問題，最后詳細分析了LEACH經(jīng)典分簇路由協(xié)議。
　　根據(jù)分簇路由協(xié)議容易出現(xiàn)的“熱點”問題和能量消耗不均的情況，本文提出負載均衡的非均勻分簇算法LBUCA。LBUCA協(xié)議在分簇過程中考慮節(jié)點剩余能量因素，通過局部競爭方式選舉簇頭。采用改進的貪婪算法進行數(shù)據(jù)的傳輸，在建立數(shù)據(jù)傳

3、輸路徑時考慮簇內(nèi)節(jié)點分布密度，簇頭剩余能量以及距鄰居簇頭的距離等因素。仿真結(jié)果表明 LBUCA協(xié)議在一定程度上達到了負載均衡，有效提高網(wǎng)絡生命周期。
　　為解決路由協(xié)議中數(shù)據(jù)傳輸路徑問題，提出改進蟻群算法的非均勻分簇算法ICA-LBUCA，ICA-LBUCA協(xié)議采用蟻群算法進行最優(yōu)路徑搜索，避免數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿つ啃裕乐鼓芰肯牟痪?，使整個網(wǎng)絡負載均衡，延長整個網(wǎng)絡壽命。對蟻群算法的狀態(tài)概率轉(zhuǎn)移、信息素更新、前向螞蟻等方面進行改進，解