大坝廊道无线传感器网络节点布局优化

耗，研究了大坝廊道复杂环境无线传感器节点布局方法。通过改进 LEACH 协议，对廊道内无线传感器节
点网络节点分蔟策略和布局方法进行了分析； 将影响簇头选举的因素： 节点间距离、节点剩余簇头选举策略，提出了基于权值的无线传感器节点布局方法： 通过计
算各因素所占比重，优化选举公式，选取最合理的簇头节点。结合现场实验对网络剩余节点数、网络能耗
以及数据传输能力进行了对比分析，实验证明： 在灌浆廊道施工条件下，基于权重和有效网络覆盖率的无
线传感器网络节点布局方法适用于灌浆廊道通信。
关键词： 无线传感器网络； LEACH 协议； 簇头； 权重； 网络能耗
中图分类号： TP 212； TV 543
文献标识码： A
文章编号： 1000—9787（ 2019） 09—0053—04
Nodes layout optimization of WSNs in dam corridor*
CHEN Juan1 ，XU Meng2 ，ZHOU Yi2 ，LI Fengling3
（ 1． National Local Joint Engineering Laboratory of Marine Mineral Resources Exploration Equipment and Safety Technology， Hunan University of Science and Technology，Xiangtan 411201，China；
（ 1． 湖南科技大学 海洋矿产资源探采装备与安全技术国家地方联合工程实验室，湖南 湘潭 411201； 2． 中南大学 地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083； 3． 长沙理工大学 汽车与机械工程学院，湖南 长沙 410076）
摘 要： 为满足灌浆过程智能化监控要求，综合考虑无线传感器网络的有效覆盖率以及节点能量均衡消
2019 年 第 38 卷 第 9 期
传感器与微系统（ Transducer and Microsystem Technologies）
53
DOI： 10． 13873 / J． 1000—9787（ 2019） 09—0053—04
大坝廊道无线传感器网络节点布局优化*
陈 娟1 ，徐 蒙2 ，周 怡2 ，李凤玲3
2． School of Geoscience and Environmental Engineering，Central South University，Changsha 410083，China； 3． College of Automobile ＆ Mechanical Engineering，Changsha University of Science ＆ Technology，Changsha 410076，China）
Abstract： In order to meet the need of intelligent monitoring in grouting engineering，considered the effective coverage rate of wireless sensor networks （ WSNs） and the energy consumption of nodes，the layout method of wireless sensor nodes in complex corridors is studied． the cluster node strategy and layout method of the wireless sensor node in the corridor be analyzed through improvement the LEACH protocol． The factors influencing the cluster head election include the distance between the node and the neighbor node，the residual energy of the node and the distance from the node to the base station as the research object，studied the cluster head election strategy and puts forward the weight-based wireless sensor node layout method which improves the LEACH protocol． By calculating the proportion of each factor and optimizing the election formula，the most reasonable cluster head node is selected． Combined with field experiments，a comparative analysis for the performance of the remaining nodes， network energy consumption and data transmission capacity is carried out． Experiments show that under the construction condition of grouting corridor． The node layout method for wireless sensor networks based on weight and effective network coverage is suitable for grouting corridor communication． Keywords： wireless sensor networks（ WSNs） ； LEACH protocol； cluster head； weight； network energy consumption