王金昌

【摘要】 路由的選擇與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用壽命的長(zhǎng)短有關(guān)，為了延長(zhǎng)其使用壽命，本文研究了一種新的算法。該種算法是在無(wú)線傳輸能量均衡的基礎(chǔ)上得來(lái)的，不僅采用了傳統(tǒng)的分簇路由協(xié)議，而且還以剩余能量級(jí)作為簇頭進(jìn)行分簇，如果在傳輸過(guò)程中能量較低時(shí)可以通過(guò)無(wú)線能量傳輸技術(shù)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充。

【關(guān)鍵詞】 物聯(lián)網(wǎng) 能量均衡 無(wú)線能量傳輸

自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的綜合實(shí)力在不斷的提升，截至目前為止我國(guó)的綜合實(shí)力已經(jīng)處于全世界的前列。物聯(lián)網(wǎng)作為一種大規(guī)模的運(yùn)用，我國(guó)對(duì)其的重視程度也是非常的高。物聯(lián)網(wǎng)一般都是采用的電池供電，由于電池的容量是一定的且每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的消耗率也不一樣，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了不一致，使網(wǎng)絡(luò)的使用壽命大大降低了。電力物聯(lián)網(wǎng)是目前我國(guó)比較先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)之一，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)信息交換和通信，運(yùn)用的極為廣泛。

一、分布式無(wú)線能量傳輸網(wǎng)絡(luò)

分布式無(wú)線能量傳輸網(wǎng)絡(luò)是指使網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有無(wú)線能量的接收、發(fā)送和路徑選擇的功能，同時(shí)不同的節(jié)點(diǎn)的所具有的功能是不一樣的，主要有源節(jié)點(diǎn)、受電節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)等三種類型。在分布式無(wú)線能量傳輸網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)之間能量的傳遞是通過(guò)共振中繼的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種傳遞方式的依據(jù)是共振的特性，相鄰之間的共振體可以通過(guò)共振來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的傳遞，通過(guò)這種方式，能量的傳遞可以由近向遠(yuǎn)逐漸傳遞。并且通過(guò)這種方式所進(jìn)行的能量傳遞不需要進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，因此在傳遞過(guò)程中能量的消耗就相對(duì)較小，提高了傳遞效率。

二、基于無(wú)線能量傳輸?shù)穆酚伤惴?/p>

基于無(wú)線能量傳輸?shù)穆酚伤惴ㄊ且允Ｓ嗄芰考?jí)別為簇頭來(lái)進(jìn)行分簇的，根據(jù)節(jié)點(diǎn)剩余能量的多少來(lái)進(jìn)行分簇，可以使簇頭均勻的分布在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，如圖2-1所示為簇的建立過(guò)程。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，一般有單跳和多跳兩種模式。如果采用的是單跳模式，對(duì)于距離基站近的簇比較有利，但是距離基站較遠(yuǎn)的簇的消耗就比較大；如果采用的是多跳模式，對(duì)于距離基站近的簇其任務(wù)繁重，消耗也很大。因而無(wú)論采用那種模式對(duì)于節(jié)點(diǎn)的消耗都比較大，容易導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)過(guò)早死亡。為了改善這一現(xiàn)狀，本文研究了一種基于無(wú)線能量傳輸?shù)穆酚伤惴?。物?lián)網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)具有體積微小、能量有限等特點(diǎn)，因此每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有其能量臨界值，本文所研究的新型算法就是當(dāng)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)到達(dá)其能量臨界值時(shí)就會(huì)開(kāi)始無(wú)線能量傳輸階段，避免節(jié)點(diǎn)能量消耗過(guò)大，出現(xiàn)提早死亡的情況。

三、算法測(cè)試

3.1仿真測(cè)試

本文用MATLAB對(duì)LEACH、RELCRP、WPTRA進(jìn)行了仿真測(cè)試，并通過(guò)仿真測(cè)試對(duì)所研究的算法的性能作了一定的比較。仿真測(cè)試所使用的傳感器網(wǎng)絡(luò)中含有大約100個(gè)節(jié)點(diǎn)，且這些都是隨機(jī)分布的，同時(shí)節(jié)點(diǎn)所在區(qū)域是正方形，面積是10000㎡，基站的坐標(biāo)方位是（50m，175m），簇頭的競(jìng)選半徑是40m。能量傳輸報(bào)文廣播半徑為20m，同時(shí)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)所具有的初始能量為0.5J，節(jié)點(diǎn)的能量臨界值為0.0001J。本文所研究的基于無(wú)線能量的路由算法是在磁耦合諧振式無(wú)線能量傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上提出的，因?yàn)樵擁?xiàng)技術(shù)在電力行業(yè)中發(fā)展還沒(méi)有到達(dá)成熟階段，因而還存在一定的限制，為了使仿真實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，本文對(duì)無(wú)線能量傳輸效率和傳輸距離之間的關(guān)系進(jìn)行了假設(shè)，如圖3-1所示。

3.2實(shí)驗(yàn)測(cè)試

通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可知網(wǎng)絡(luò)的使用壽命最長(zhǎng)時(shí)，節(jié)點(diǎn)的能量臨界值大約為0.025J。同時(shí)本文為了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加具有科學(xué)性和準(zhǔn)確性，在參數(shù)設(shè)置相同的情況下將不同的算法分別獨(dú)立進(jìn)行了100次運(yùn)行，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果利用了無(wú)線能量傳輸技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間更長(zhǎng)。

結(jié)語(yǔ)：本文所研究的基于無(wú)線能量傳輸?shù)哪芰烤饴酚伤惴ǚ浅＞哂邪l(fā)展前景。通過(guò)仿真測(cè)試和實(shí)驗(yàn)測(cè)試可知，使用了無(wú)線能量傳輸?shù)哪芰烤饴酚伤惴ǖ木W(wǎng)絡(luò)使用壽命更長(zhǎng)，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量都處于平衡的狀態(tài)，從而延長(zhǎng)了其生命周期。與此同時(shí)，電力物聯(lián)網(wǎng)也是我國(guó)未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要方向，雖然我國(guó)目前對(duì)其的研究還處于不成熟階段，但在不久的將來(lái)電力物聯(lián)網(wǎng)會(huì)成為主流趨勢(shì)。

參 考 文 獻(xiàn)

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