基于無線傳感器網(wǎng)絡的配用電信息路由技術研究.pdf

1、發(fā)展智能配用電網(wǎng)離不開配用電信息傳輸網(wǎng)絡。受限于經(jīng)濟和技術條件，配用電網(wǎng)中的通信系統(tǒng)所受關注少，發(fā)展較慢，亟待建設。配用電網(wǎng)總規(guī)模很大，但網(wǎng)絡接入點多，分布范圍廣，接入的節(jié)點數(shù)目變化較快，且分布在不同區(qū)域的配用電網(wǎng)規(guī)模大小不一。這使得具有成本低、布置方便、拓撲靈活特點的無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks, WSN)十分適合構建配用電信息傳輸網(wǎng)絡。路由技術是WSN的關鍵技術之一，由于使用電池供電的傳感節(jié)點能量

2、有限，因此提高能量效率、延長網(wǎng)絡生命周期是WSN路由算法的重要目標。本文研究基于WSN的配用電信息路由技術，此時信息傳輸可分為兩個過程：一是WSN中各節(jié)點將監(jiān)測信息傳輸至匯集節(jié)點的過程，針對該過程，本文結合配用電網(wǎng)中的典型應用場景分別提出了適用于線狀、小規(guī)模平面和大范圍平面WSN的路由算法；二是收集的數(shù)據(jù)從匯集節(jié)點被傳輸至數(shù)據(jù)管理中心的過程，針對該過程，減少傳輸量的數(shù)據(jù)壓縮算法被研究。論文的主要工作有：
　?、賹?WSN應用在配網(wǎng)

3、絕緣子泄漏電流監(jiān)測系統(tǒng)的構建中，根據(jù)配網(wǎng)輸電線的特點建立了線狀WSN模型，結合配網(wǎng)中節(jié)點間距離較大的特點分析得出采用逐點傳輸方式的最小傳輸能耗算法(Minimum Transmission Energy, MTE)在該應用中的能量效率更高，通過最大化利用匯集節(jié)點通信范圍內(nèi)的節(jié)點能量，提出了MTE的改進算法(Improved MTE, IMTE)。仿真結果表明IMTE算法能夠有效延長網(wǎng)絡生命周期，且在網(wǎng)絡規(guī)模較小時，延長效果更佳。

4、　?、趯?WSN應用在規(guī)模較小的用電網(wǎng)中，為便于網(wǎng)絡管理，該網(wǎng)絡采用分簇路由算法。針對LEACH中存在的分簇不合理、簇間距不均勻問題，一種分層聚類算法首先被提出，該算法在WSN節(jié)點聚類中的適用性通過仿真被驗證；以該聚類算法為基礎，同時考慮簇內(nèi)節(jié)點剩余能量，基于分層聚類的路由算法然后被提出，仿真結果表明該算法在能量效率和生命周期方面明顯優(yōu)于LEACH。
　?、蹖?WSN應用在規(guī)模較大的用電網(wǎng)中，考慮到節(jié)點通信范圍有限，針對規(guī)模較大的

5、智能用電信息采集系統(tǒng)建立了樹形結構的網(wǎng)絡模型。在該模型基礎上，首先提出了基于節(jié)點剩余能量和傳輸能耗的初始路徑規(guī)劃方法；然后針對初始算法中仍然存在的熱點問題，提出了基于保護弱節(jié)點的優(yōu)化算法，優(yōu)化算法通過綜合考慮節(jié)點能耗和整個網(wǎng)絡能耗定義節(jié)點判別函數(shù)和網(wǎng)絡特征值，通過對初始路徑不斷變更得到優(yōu)化路徑；最后通過仿真驗證本文算法性能。結果表明，本文優(yōu)化方法顯著提升了網(wǎng)絡能耗均衡性，同時延長了網(wǎng)絡生命周期。
　　④針對將匯集節(jié)點信息傳輸至后臺