基于谓词无线传感器网络水质达标采样算法

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1、第36卷第14期计算机工程2010年7月Vol.36No.14ComputerEngineeringJuly2010·博士论文·文章编号：1000—3428(2010)14—0016—03文献标识码：A中图分类号：TN92,X832基于谓词的无线传感器网络水质达标采样算法肖克辉，肖德琴，张杨(华南农业大学信息学院，广州510642)摘要：水质达标检测是水资源优化利用的基础。利用无线传感器对水质进行采样，通过无线传感器网络将达标结果发送给基站进行融合处理，数据服务器在接收到采样数据后实施应用决策。在无线传感器网络、基站和数据服务器三层结构

2、的基础上讨论基于谓词的水质达标采样算法，对算法进行分析、设计和仿真。实验结果表明，该算法实用且高效。关键词：无线传感器网络；谓词；水质达标检测；采样算法；数据融合WaterAttainmentSamplingAlgorithmofWirelessSensorNetworkBasedonPredicateXIAOKe-hui,XIAODe-qin,ZHANGYang(CollegeofInformation,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642)【Abstract】Waterat

3、tainmentdetectionlaysthefoundationforoptimaluseofwaterresource.Wirelesssensorsareusedtosamplingwater.DataofsamplingissentbyWirelessSensorNetwork(WSN)tobasestationinwhichdatafusionishandled.Afterreceivingthesamplingdata,thedataserverimplementsapplicationdecision.Basedonat

4、hree-levelstructureofWSN,basestationanddataserver,waterattainmentsamplingalgorithmsbypredicatearedesignedandsimulated.Experimentalresultshowsthepracticabilityandhigh-efficiencyofthealgorithm.【Keywords】WirelessSensorNetwork(WSN);predicate;waterattainmentdetection;sampling

5、algorithm;datafusion1概述无线传感器节点可以大规模地部署在水质区域的任何地无线传感器网络由部署在监测区域内大量的廉价微型传点，负责对水质进行采样。无线传感器节点接收基站发送的感器节点组成，通过无线通信方式形成一个多跳的、自组织水质采样命令，对水质参数进行采样，然后根据谓词定义对[1]的网络系统。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分采样结果进行达标判定，最后返回水质达标结果并将该结果布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地监测、感知发送给基站。和采集各种环境或监测对象的信息并对其进行处理，发送给基站是无线传感器网络

6、信息的集散地。基站实时或周期[2]这些信息的用户。无线传感器网络广泛地应用于军事网络性地收集无线传感器节点的采集结果数据，对该数据进行融[3][4][5][6]系统、环境观测与预报、交通监控、医疗护理、智能合处理，并将处理之后的数据转发给数据服务器。它是水质[7][8]家居和农业生态环境监控等方面。生活用水、环境用水、采样命令的发送者，负责将采样命令发送给无线传感器节点。[9]农业用水和工业用水等都需要进行水质达标检测，本文讨数据服务器是水质达标采样工作的核心。数据服务器接论的采样算法建立在无线传感器网络在水质监测方面应用的收基站转发的

7、采样数据，对该数据进行处理以支持应用决策。基础上。通过无线传感器节点对监测区域的水质进行采样，它也是水质采样决策的最终决定者。取得水质达标结果，应用系统根据水质达标结果进行应用决3谓词定义策。本文构建了基于无线传感器网络、基站和数据服务器的为了减少无线传感器网络数据传输量，用谓词对水质达三层网络结构，将谓词应用于水质达标判定，设计水质采样标与否进行判断，以使传感器节点返回达标与否的信息给基算法，并仿真验证其实用性和高效性。站进行应用处理。2水质传感器网络结构定义三元谓词P(si,ai,bi)，其中，si是节点Ni的水质参用于水质达标采样

8、的无线传感器网络为三层结构，即无数pi的采样值；ai,bi是水质参数pi的达标范围的上下界，其线传感器、基站和数据服务器，其网络结构如图1所示。取值为常数。定义谓词A(Ni)，用来判断节点Ni采样的水质是否