【正文】 傳感器節(jié)點分布形成一種類似矩陣的點陣,如圖43，通過對傳感器節(jié)點數(shù)量的控制，從而降低了數(shù)據(jù)在傳遞過程中出現(xiàn)冗余的情況，兩一方面，由于果園生態(tài)環(huán)境是一種可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境，其要求的傳感器節(jié)點工作時間較高，因此這種排列方式，在數(shù)據(jù)能耗上比較平衡，各個節(jié)點所分擔(dān)的數(shù)據(jù)量差別不大，所以有助于提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作時限。匯聚節(jié)點圖 43 分區(qū)域的監(jiān)測模型根據(jù)以上布放規(guī)則，形成網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在圖 44 的示例中，以監(jiān)測區(qū)域11,21,31為例，距離匯聚節(jié)點最遠(yuǎn)端的監(jiān)測區(qū)域 31布放一個傳感器節(jié)點 A，該節(jié)點獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)后生成數(shù)據(jù)幀，并轉(zhuǎn)發(fā)至傳感器節(jié)點 B，傳感器節(jié)點 B 將所監(jiān)測數(shù)據(jù)放入該數(shù)據(jù)幀中的一個數(shù)據(jù)1，再傳送給監(jiān)測區(qū)域 21 的節(jié)點 C，由此繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)至匯聚節(jié)點。同樣地，監(jiān)測區(qū)域 21 的傳感器節(jié)點，由于節(jié)點 C 和節(jié)點 E距離較遠(yuǎn)，為節(jié)約能量，提高數(shù)據(jù)傳送效率，以節(jié)點E為起始點生成數(shù)據(jù)幀，轉(zhuǎn)發(fā)至節(jié)點F，節(jié)點F將所監(jiān)測數(shù)據(jù)幀中的一個數(shù)據(jù)1，在傳送給區(qū)域11的節(jié)點G，節(jié)點G同理與數(shù)據(jù)幀結(jié)合生成成數(shù)據(jù)2，再次轉(zhuǎn)發(fā)，直至將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)至匯聚節(jié)點。 圖 44 非均勻節(jié)點布放的鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)除了矩形的園地，在果園中經(jīng)常遇到帶有拐角和不規(guī)則邊界的園地情形，而且由于拐角或轉(zhuǎn)角的邊界情況復(fù)雜，無法將匯聚節(jié)點布置在靠近拐角或轉(zhuǎn)角的中心處。此時，仍然采用線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來應(yīng)對較遠(yuǎn)距離的匯聚節(jié)點放置，將導(dǎo)致靠近匯聚節(jié)點的傳感器節(jié)點能耗加大，過早耗盡能量。扇形分簇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以很好地適應(yīng)這一網(wǎng)絡(luò)狀況。與非均勻節(jié)點布放的鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)相同，將 L 形網(wǎng)絡(luò)劃分為多個監(jiān)測區(qū)域，如圖 45 所示。由于匯聚節(jié)點距離園地有一定的距離，因此在距離匯聚節(jié)點較遠(yuǎn)的監(jiān)測區(qū)域，適當(dāng)布放冗余的傳感器節(jié)點，以更好地實施對簇頭的負(fù)載分擔(dān)。網(wǎng)絡(luò)中每個監(jiān)測區(qū)域選擇一個當(dāng)前剩余能量最高的節(jié)點擔(dān)任簇頭，在其余節(jié)點中選擇一個節(jié)點生成承載信息的數(shù)據(jù)幀，每個監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的其余非冗余節(jié)點，則負(fù)責(zé)采集本地數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點的數(shù)據(jù)。圖 45 顯示了 L 形網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域劃分模型。圖 45 L形網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域劃分根據(jù)以上布放規(guī)則，形成網(wǎng)絡(luò)的扇形分簇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。匯聚節(jié)點作為扇形的頂點，與每個監(jiān)測區(qū)域形成一個扇形的邏輯分簇。在圖 46 的示例中，監(jiān)測區(qū)域 1的傳感器節(jié)點 A 獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)后生成信息承載幀，并轉(zhuǎn)發(fā)至傳感器節(jié)點 B，傳感器節(jié)點 B 將所監(jiān)測數(shù)據(jù)放入該信息承載幀中的一個信息負(fù)載，再傳送給匯聚節(jié)點，此時傳感器節(jié)點 B 擔(dān)當(dāng)了簇頭的角色。監(jiān)測區(qū)域 3 距離匯聚節(jié)點較遠(yuǎn)，其中布放的冗余節(jié)點起到了動態(tài)輪流承擔(dān)職責(zé)的作用，在不承擔(dān)職責(zé)時休眠。圖 46 扇形分簇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)針對果園生態(tài)環(huán)境特點，本文提出引用HEED層次型拓?fù)淇刂扑惴▉砼浜弦陨蟽煞N果園分簇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。理由如下：考慮到果園生態(tài)環(huán)境屬于可持續(xù)發(fā)展環(huán)境，為最大延長對果園環(huán)境的監(jiān)控，應(yīng)最優(yōu)先考慮可控監(jiān)測期限，即無線傳感器網(wǎng)絡(luò)生命周期，而衡量生命周期的一項重要指標(biāo)則是傳感器節(jié)點的能量消耗程度。HEED算法首先根據(jù)節(jié)點的剩余能量來概率性的選擇一些候選節(jié)點，以簇內(nèi)通信代價的高低來競爭產(chǎn)生最終簇首，以簇內(nèi)平均可達(dá)能量作為衡量簇內(nèi)通信成本的標(biāo)準(zhǔn)。山地果園所處地形復(fù)雜，采用輪換簇首式的LEACH算法在面對突發(fā)狀況時例如節(jié)點續(xù)斷,若該節(jié)點恰好作為簇首，則大大影響傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)收集。HEED算法采用了一種對普通節(jié)點和簇首節(jié)點都統(tǒng)一的機(jī)制來衡量簇內(nèi)通信代價，而不是LEACH算法所使用的節(jié)點與簇首間的距離作為是否加入該簇的指標(biāo)，這樣可以協(xié)調(diào)簇首覆蓋范圍內(nèi)所有節(jié)點的能量消耗，從而產(chǎn)生較為均勻的簇首分布。5總結(jié)即將結(jié)束為期12周的畢業(yè)設(shè)計，在這三個月中，我得到了指導(dǎo)老師和同學(xué)的支持，順利完成了《基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究》的課題。在完成論文的過程中，我對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理論知識進(jìn)行了詳細(xì)的研讀，通過不斷地查詢相關(guān)書籍和文獻(xiàn) ，我對床拿起網(wǎng)絡(luò)的特點，關(guān)鍵技術(shù)等各方面有了更加深入的認(rèn)識，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種復(fù)雜的綜合性系統(tǒng)，在本論文中出現(xiàn)的研究和設(shè)計僅僅是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一小部分。對于基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)的研究設(shè)計匯中，我針對幾個關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了大膽設(shè)想，其中包括對數(shù)據(jù)偵的設(shè)計，對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計以及給出了利用HEED算法進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計的理由。參考文獻(xiàn)[1] 周偉. 《基于分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究》《上海大學(xué)博士論文》,2011.[2] 劉航等. 《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 》[J]. 《農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息》, 2008.[3] 杜勝勇 《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇算法研究》 山東大學(xué) ，2006.[4] 馬麗莎 《基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集節(jié)點的研究》 吉林大學(xué) ，2010[5] 張健. 《基于工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議研究與實現(xiàn)》華北電力大學(xué)（北京）,2010.[6] 劉益. 《陰影衰落環(huán)境下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋問題研究》[D]. 湖南大學(xué), 2010.[7] 劉暢等. 《一種高能效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模型》[J]. 《計算機(jī)與數(shù)字工程》, 2011.[8] 葉嘉. 《設(shè)備監(jiān)控?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的設(shè)計與實現(xiàn)》[D]. 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué), 2006.[9] 張擎 《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由算法研究》 山東大學(xué)，2008.[10] Zhang Xizheng. 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