【摘 要】
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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)在智能电网监测中发挥极其重要的作用——长期有效地监测电力设施的运行状态,对输电线路的故障进行预警与定位,为智能电网安全稳定运行提供保障等。但是由于无线传感器网络节点的能量、存储容量等资源有限,部分节点需要大量转发其他节点信息导致能量消耗过快出现能量空洞或数据溢出问题,导致智能电网中出现故障或异常信息等突发数据不能及时上传与
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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)在智能电网监测中发挥极其重要的作用——长期有效地监测电力设施的运行状态,对输电线路的故障进行预警与定位,为智能电网安全稳定运行提供保障等。但是由于无线传感器网络节点的能量、存储容量等资源有限,部分节点需要大量转发其他节点信息导致能量消耗过快出现能量空洞或数据溢出问题,导致智能电网中出现故障或异常信息等突发数据不能及时上传与警报,降低了智能电网的监测性能,影响电网运行安全。在无线传感器网络中为了保证电网突发数据有效传输,通常采用移动Sink移动收集数据以平衡节点能耗与负载,避免出现能量空洞和防止数据溢出,延长网络寿命。本文在此基础上,对用于智能电网监测的无线传感器网络移动数据收集策略进行研究。针对监测的智能电网数据特点,分别对电网中的突发数据和常规数据进行移动收集,以实现降低网络节点能耗,延长传感器网络生命周期以及保证突发数据有较高接受率。本文的主要工作如下:(1)针对智能电网中WSNs的大规模部署、节点能耗不均衡问题,提出了一种基于双簇头竞争选择分簇的多移动Sink的轨迹规划算法(Multi-sink Trajectory planning algorithm based on Double-cluster Head competition selection and clustering,MTDH)。首先,该算法通过竞争半径选举主簇头进行分簇。其次,计算簇内节点的价值以选取副簇头。然后,将簇集合合并成多个簇区域。最后,Sink节点根据每个区域中副簇头规划出移动轨迹。通过仿真实验,将MTDH与算法采用算法EGRPM、MECA、EEDD的Sink移动轨迹进行实验对比,MTDH算法能有效的平衡Sink的移动收集负载,减少网络能耗,延长网络使用寿命。(2)针对类似架空输电线路的带状网络空间场景中常规数据移动收集问题,提出一种常规数据移动收集策略(General Data movement Collection Strategy,GDCS)。通过选择最终中继节点为传输目标,保证在非融合数据收集情况下常规数据可以在时延受限情况下发送到Sink。再根据局部均衡的最小可靠生成树构建算法确定数据传输路径,进一步平衡节点传输能耗。通过仿真实验,与现有算法NO-BBA、MDC进行实验对比。实验证明GDCS策略在降低节点能耗和降低丢包率的同时减少中继节点的负担。(3)针对智能电网监测的突发数据,保证突发数据传输的时效性与可靠性,提出一种基于抢占避让机制的突发事件即时多跳路由选择策略(Burst Data Collection strategy based on Multi-mobile Sink,MSBDC)。综合分析突发数据之间以及突发数据与常规数据的抢占避让关系,对突发数据的下一跳节点进行抢占选择,优化数据传输路径。与现有算法EGRPM、MECA、EEDD进行实验对比,仿真结果表明提出的MSBDC策略获得较高的突发数据接受率,同时有效地延长网络的寿命,达到智能电网通信中的可靠、实时数据传输的目的。
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