基于WSN的污水監(jiān)測系統(tǒng)拓撲控制算法研究.pdf

1、水是人類社會生存和進步不可替代的資源與保障。通過對城市污水快速高效的處理，不僅可以保障城市穩(wěn)定持續(xù)地供水，也可以使有限的水資源得到循環(huán)利用，達到生態(tài)環(huán)保的目的。針對傳統(tǒng)的污水監(jiān)測系統(tǒng)存在花費造價高、自動化程度低、監(jiān)測數(shù)據(jù)不能及時采集等缺陷，本文提出了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network，WSN)的污水監(jiān)測系統(tǒng)，并重點研究與改進網(wǎng)絡拓撲控制算法。
　　課題源于陜西省科學技術研究發(fā)展計劃項目，對西安市

2、第三污水處理廠污水水質實施監(jiān)測。在此監(jiān)測系統(tǒng)中，高效優(yōu)化的網(wǎng)絡拓撲結構控制，既能有效減少傳感器節(jié)點的能耗，也為監(jiān)測網(wǎng)絡MAC協(xié)議和路由協(xié)議效率的提高、時間同步和數(shù)據(jù)融合等方面的實現(xiàn)奠定基礎。本文對多種經(jīng)典拓撲控制算法進行分析對比，結合污水監(jiān)測過程的性能要求，選擇使用低功耗自適應算法(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy, LEACH)。針對LEACH算法在簇頭數(shù)目的選擇隨經(jīng)驗確定、簇頭節(jié)點等概

3、率隨機選舉機制和單跳通信的數(shù)據(jù)傳輸方式三個方面的不足，提出了一種基于最優(yōu)簇頭數(shù)目、能量和距離及多跳傳輸方式的改進LEACH算法。
　　利用MATLAB軟件，通過仿真實驗分別從網(wǎng)絡拓撲結構圖、網(wǎng)絡工作壽命和網(wǎng)絡剩余能量三個方面對LEACH算法和改進算法進行比較分析。仿真得到的結果表明:相較于LEACH算法，本文提出的改進算法對系統(tǒng)的拓撲結構進行了優(yōu)化，使節(jié)點分簇更加均勻，延遲了死亡節(jié)點的出現(xiàn)時間，有效降低了網(wǎng)絡節(jié)點的能量消耗，增加了