随着物联网技术的快速发展,所应用的领域也越来越广泛,安全监测就是其中一个重要的领域。随着人们对安全监测的需求不断增大,对安全监测系统的可靠性研究也越来越多。如何提高物联网系统的可靠性,首先就是要对无线传感器网络的覆盖策略进行设计,无线传感器网络的覆盖策略与目标区域的监测感知程度和受限资源的优化分配直接相关,具有一定的研究价值和意义。本文的研究工作主要围绕着物联网监测系统的可靠性分析和优化问题进行,以基于物联网的危险源监测系统为背景,为实现监测区域的全面覆盖和监测系统传输的可靠性,设计了可靠的拓扑结构,研究了关键节点的冗余机制,提出了能量均衡的机会路由协议。主要的研究工作如下:(1)重点研究了面向三维环境的无线传感器网络覆盖部署方法,并提出了一种适合危险源环境的节点部署方案。从覆盖面积和有效覆盖率两个方面比较了正三角形网格、正四边形和正六边形网格在性能方面的优劣,根据理论分析和公式推导,将三维区域完全覆盖问题转化为多个平面覆盖问题来进行研究。比较后采用性能较好的正六角形网格进行节点部署,从拓扑学的角度给出了一种三维区域完全覆盖的部署策略,推导出了部署监测区域所需节点数的数学表达式。(2)对监测系统可靠性的相关机制进行了研究,是为了保证数据采集部分与传输部分信息的准确性。通常关键节点采用冗余机制以提高监测系统的可靠性,但过多的冗余会在费用和管理上带来困难,因此根据实际情况,从簇头节点和传输两部分的可靠性进行研究,并对相关的参数进行了量化分析。(3)提出了一种基于代价函数的机会路由协议。该协议采用代价函数作为优先级指标,在综合考虑了剩余能量、节点间距离和链路质量的情况下选择转发成本较低的邻居节点作为候选节点,并选择一条最优的路径进行传输,可以缓解关键节点的能耗问题,解决网络负载不均匀问题,延长网络生命周期,提高数据传输的可靠性。综上所述,本文从节点部署方式、可靠性保障机制和路由协议这三方面对监测系统的可靠性进行了优化,对提高危险源环境安全监测的拓扑可靠性具有显著效果,在危险源环境监测的可靠性上也具有一定的价值,同时也可以给应用于其他复杂的危险源环境提供一个参考。该论文有31幅图,2个表,59篇参考文献