基于Grid-VFACO的数字化车间WSNs路由算法.pdf

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1、134传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第1期基于Grid．VFACO的数字化车间WSNs路由算法朱绍文，纪志成，王艳，吴定会(江南大学物联网工程学院，江苏无锡214122)摘要：针对数字化车间中无线传感器网络(WSNs)对数据采集频率高，能量消耗快，提出了基于网格和虚拟力导向的蚁群优化(Grid．VFACO)高能效WSNs路由算法。该算法根据最优簇首数将数据采集区划分成网格，在网格中采用基于候选者的机制选择簇首，实现簇首均匀分布。在簇首形成的上层网络中，利用节点间的虚拟吸引力作为蚁群算法中

2、转移概率规则启发因子，寻找最优数据转发路径。仿真实验结果表明：该算法能够有效减少网络能耗，保证数字化车间WSNs长时间稳定地工作。关键词：数字化车间；无线传感器网络；网格；虚拟力；蚁群优化；路由算法中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)O1-0134-03WSNsroutingalgorithmfordigitalworkshopbasedonGrid．VFACOZHUShao—wen，JIZhi—cheng，WANGYan，WUDing—hui(SchoolofInternetofThingsEngineering，Jian

3、gnanUniversity，Wuxi214122，China)Abstract：Aimingathighdataacquisitionfrequency，fastenergyconsumptionofwirelesssensornetwork—s(WSNs)indigitalworkshop，proposeenergy—efficientWSNsroutingalgorithmbasedongridandvirtualforceantcolonyoptimization(Grid-VFACO)．Thedatacollectionregionisdividedin

4、togadaccordingtotheoptimalnumberofclusterhead．theheadisselectedbasedOncandidatemechanismtoachieveuniformdistribution．Ontheuppernetworkofclusterhead，usingvirtualattractionbetweennodesastransitionprobabilityruleinspiredfactorinantcolonyalgorithmtofindtheoptimalpathofdataforwarding．Thesi

5、mulationresultsshowthatthealgorithmcanreduceenergyconsumption，andensureWSNsworkstablyindigitalworkshopforalongtime．Keywords：digitalworkshop；wirelesssensornetworks(WSNs)；gad；virtualforce；antcolonyoptimization(ACO)；routingalgorithm0引言高能量有效性和网络的可扩展性。数字化车间是现代化车间信息化发展的新阶段，及时围绕分簇机制，目前已经有大量的

6、研究工作。Heinzel—正确地采集车间数据是实现数字化车间的重要前提。无线man等人提出了LEACH的算法，是以循环的方式随机选传感器网络(WSNs)具有支持拓扑变化、节点移动等特择簇首节点，将整个网络的能量负载均衡平均分配到每个点，特别适用于数字化车间数据采集过程中。车间涉传感器节点中，从而降低网络能耗。Younis0等人提出及到产品制造过程中的各个生产步骤，数据类型不同，的HEED算法考虑了节点的剩余能量，并引入主从关系多采集能耗不均，数据冗余大，由于每个传感器节点的能量有个约束条件作用于簇首的选择过程。lnboSim等人提出限，任一节点失效会导致服务器无法

7、实时得到该节点采集一种簇头选举过程中考虑节点能量和当选为簇头节点的次范围内的数据，而在车间这种特殊的需要长时间连续工作数的改进协议ECS。罗四维等人提出了一种在簇首选的系统中，停止当前工作给节点更换电池或充电的成本较举中综合考虑节点消耗速率和普通节点到Sink节点距离高。因此，如何构建一个高效节能的路由协议J，提高节局限性的分簇路由协议EDRMC。上述协议简单易于实现，点的平均生存时间成为WSNs面临的主要问题。基于分簇但存在没有考虑节点剩余能量或缺乏对位置因素的考虑等的路由结合了数据融合技术，能显著降低数据冗余，提一些缺陷，不能适合数字化车间数据采集对WSNs的

8、需求。收稿