基于元胞蚁群优化算法的农业无线传感器网络路由研究.pdf

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1、2012年第31卷第6期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)29*基于元胞蚁群优化算法的农业无线传感器网络路由研究孙玉文，沈明霞，陆明洲，熊迎军，刘龙申(南京农业大学工学院江苏省智能化农业装备重点实验室，江苏南京210031)摘要:无线传感器网络(WSNs)进行农业信息采集时，针对传感器节点数量多，能量消耗不均衡的特点，提出基于元胞蚁群优化(CACO)的WSNs路由算法�算法将网络中的节点映射成CACO算法中的元胞，通过改进蚂蚁信息素更新模型，引入睡眠唤醒机制，有效地减少了节点间的通信，从而改善能量消耗不均衡�仿真结

2、果表明:该算法有效地减少了网络耗能,节点消亡数量，延长了网络生命期�关键词:无线传感器网络;农田环境;元胞节点;蚁群算法中图分类号:TL361文献标识码:A文章编号:1000�9787(2012)06�0029�03Re�ea�c���a���c�����eWSN��������ba�ed��*ce����a�a��c������������a����a��������SUNYu-wen，SHENMing-xia，LUMing-�hou，XIONGYing-jun，LIULong-shen(E����ee����Sc����，Na�����A���c�����a�U��

3、�e�����，J�a����Ke��ab��a����f��I��e����e��A���c�����a�E�����e��，Na�����210031，C���a)Ab���ac�:Inordertoovercometheproblemsofnodenumbersofsensorsandunbalancedenergyconsumptioninagricultureinformationcollectionwithwirelesssensornetworks(WSNs)，proposedaroutingalgorithmforWSNsbasedonthecellul

4、arantcolonyoptimi�ation(CACO)algorithm.Inthisalgorithm，networknodesarerepresentedintoCACOalgorithm，andthecommunicationbetweennodesiseffectivelyreducedbyimprovingantpheromoneupdatemodelsandintroducingmechanismsofsleepwake，thereforetheproblemofunbalancedenergyconsumptionisimproved.Simulati

5、onresultsshowthattheproposedalgorithmeffectivelyreducesnetworkenergyconsumptionandthenumberofdeadnodes，andextendsnetworklifetime.Ke����d�:WSNs;farmlandenvironment;cellularnode;antcolonyalgorithm0引言地传输到Sink节点，实现信息的路由过程，能够有效减少无线传感器网络(WSNs)具有低成本,低功耗和自组搜索路径的盲目性，均衡网络能量，延长网络生命期�为了织的特点，在农业中得到了广

6、泛的应用，如在温室或农田中简化网络复杂性，本文在农田环境二维平面内进行研究，假［1�4］部署大量节点以监测农业相关信息�由于，传感器节设传感器节点的数量和位置部署后都不再改动，簇内节点点要周期性地获取监测数据，并不断地将数据向Sink节点的初始能量都相同�汇集，而网络中节点的能量是有限的，这样就会造成负载过1节点部署与节点模型重的节点提前"死亡"，致使网络寿命缩短�因此，构建一1.1实际部署环境个高效节能的路由策略，达到降低节点能耗,延长网络生存实验场地选在江苏某温室，长约为98m，宽约为68m�时间是十分必要的�温室内种植各类实验花卉，作物对地高度在1.00m左右�近

7、年来，通过模拟自然界中蚂蚁集体觅食行为提出的结合温室实际环境，将传感器节点按照正六边形进行部署，［5�14］蚁群算法在WSNs的相关应用中取得了一定的效果�安装在固定支架上，都处于1.5m高度�传感器节点采用基于此，本文提出一种分层次的元胞蚁群优化(CACO)算CC2430无线模块，开源操作系统TinyOS，协议栈采用nesC法，即将网络节点映射成元胞自动机中的元胞，在区域内产语言开发�传感器节点负责采集空气温度,湿度,光照强度生搜索蚂蚁，用来将随机生成的簇头节点的数据高效,节能和CO2浓度和土壤pH值等环境信息�收稿日期:2012�04