王金昌

【摘要】 路由的選擇與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用壽命的長短有關(guān)，為了延長其使用壽命，本文研究了一種新的算法。該種算法是在無線傳輸能量均衡的基礎(chǔ)上得來的，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，如果在傳輸過程中能量較低時(shí)可以通過無線能量傳輸技術(shù)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充。

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

自改革開放以來，我國的綜合實(shí)力在不斷的提升，截至目前為止我國的綜合實(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、分布式無線能量傳輸網(wǎng)絡(luò)

分布式無線能量傳輸網(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。在分布式無線能量傳輸網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)之間能量的傳遞是通過共振中繼的方式來實(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共振來實(shí)現(xiàn)能量的傳遞，通過這種方式，能量的傳遞可以由近向遠(yuǎn)逐漸傳遞。并且通過這種方式所進(jìn)行的能量傳遞不需要進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，因此在傳遞過程中能量的消耗就相對(duì)較小，提高了傳遞效率。

二、基于無線能量傳輸?shù)穆酚伤惴?/p>

基于無線能量傳輸?shù)穆酚伤惴ㄊ且允Ｓ嗄芰考?jí)別為簇頭來進(jìn)行分簇的，根據(jù)節(jié)點(diǎn)剩余能量的多少來進(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所示為簇的建立過程。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸過程中，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)過早死亡。為了改善這一現(xiàn)狀，本文研究了一種基于無線能量傳輸?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)開始無線能量傳輸階段，避免節(jié)點(diǎn)能量消耗過大，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線能量的路由算法是在磁耦合諧振式無線能量傳輸技術(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)果利用了無線能量傳輸技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間更長。

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

參 考 文 獻(xiàn)

[1]吳三斌，柳強(qiáng)，李成博，王小明. 基于能量均衡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2012，4（4）.

[2]陳志奎，邱一騰，程晨，孫英澤，賈一洋. 物聯(lián)網(wǎng)中基于無線能量傳輸?shù)哪芰烤饴酚伤惴╗J].微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)，2013，1（1）：45-48.

[3]李良，陳志奎，韋哲，劉旸. 一種基于上下文預(yù)測(cè)蟻群模型的物聯(lián)網(wǎng)感知層路由算法[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2013，2（2）：281-284.

[4]任麗莉，康冰，閆冬梅. 一種能量均衡的ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由算法[J].控制工程，2015，1（1）：150-156.