基于蚁群算法的油田作业区WSN路由协议的应用研究

摘要

目前，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）逐渐成为新型的信息获取技术，在国防军事、医疗卫生、环境监测和交通监测等领域，有着广阔的发展前景。无线传感器网络是将网络覆盖区域中各种环境或监测对象的信息经过处理后实时的传送给观察者，其路由协议就是要寻找这样一条将监测数据从源节点传送到汇聚节点的最优路径，因此路由协议的设计对无线传感器网络性能的好坏具有至关重要的作用，由于传感器节点的能量非常有限，如何降低能量消耗，延长网络的生命周期一直是无线传感器网络研究的热点问题。 无线传感器网络路由协议需要解决的问题是如何实现网络能量均衡和减少能耗，以至于提高无线传感器网络的能源有效性，并且延长网络寿命。为了解决无线传感器网络中节点的能耗问题，提高节点传感器的寿命性能，本文提出一种基于改进蚁群算法的WSN节能路由算法。 首先，本文对油田中使用的无线技术进行对比分析，根据某油田本身环境因素，选择适合的无线传输技术，并分析无线传感器网络以及蚁群算法的研究现状。 其次，对无线传感器网络的不同路由算法进行分析对比，分析其优缺点，充分结合某油田的实际应用环境，得到合适的路由算法，并介绍了本文提出算法的理论基础。 接着，对本文提出的算法进行了详细的描述，该算法首先利用K-Means算法，对某个区域内的节点进行分类；然后根据改进的蚁群算法，计算概率，确定下一步的移动目标；最后再根据信息素，进行数据传输。在理想条件下对提出的算法进行了仿真，通过与其他算法的对比分析，发现本文提出的算法优于基本的蚁群算法。 最后，通过分析油田作业区的网络拓扑以及数据来源，将该算法运用到油田中，证明了本算法的实用性。

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附表索引

第1章 绪 论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 油田企业无线传输技术

1.3 蚁群算法研究现状

1.4 本论文的工作与论文内容安排

第2章 相关基础理论

2.1 无线传感器网络体系介绍

2.2 蚁群算法

2.3 聚类算法

2.4 本章小结

第3章 基于蚁群优化算法的WSN路由协议

3.1 蚁群优化算法在无线传感器网络中的优势

3.2 算法描述

3.3 实验与分析

3.4 本章小结

第4章 作业区路由协议的应用

4.1 数据来源

4.2 油田作业区的应用

4.3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附 录 攻读学位期间所参与的项目