无线传感器网络中移动充电和数据收集途径

高伟 叶金成

杭州檀木科技有限公司 浙江杭州 310051

关于无线传感器网络的发展大体上分为三个阶段，即传感器、无线传感器、无线传感器网络，当前使用的无线传感器网络具有规模大、可靠性高等优势，广泛应用于各行各业中，从而实现相应的数据收集工作，但因传感器工作期间消耗的能量比较大，而传统电池对传感器网络有一定的限制，因此这就需要研究新型移动充电方式延长传感器使用时长。

1 概述无线传感器网络

所谓无线传感器（英文简称为WSN），简单来讲就是一种分布式的传感网络，传感器末梢位置主要用感知外部环境和检查外部环境，同时还能通过无线的方式实现通信。因此这种无线传感器在设置上比较灵活，可以根据需要调整设备位置，也可以与互联网进行有线连接或无线连接。通过大量静止或移动传感器可形成一种多跳自组织的无线网络，然后通过感知来实现对覆盖区域内进行采集数据、传输数据以及处理数据，最后将获取到的信息发给网络所有者。

2 分析无线传感器网络中移动充电途径

关于无线传感器网络中的移动充电，其核心组成主要由基站节点、传感器节点、服务站节点、移动充电小车以及调度路线五部分，下文就移动充电五个核心部分组成进行简单分析，探究无线传感器网络中的移动充电方式。

其一，基站节点。这部分主要在无线传感器网络中心固定未知的点，其主要传输方式是利用多跳路来对整个传感器中的数据进行收集，收集到的信息不只有数据，还有其本身使用电量信息，另外还可对整个无线传感器网络规划调度路线。

其二，传感器节点，这部分的节点指的是二维空间位置中的一部分节点，其主要目的在于检测周围环境实际情况，而且这些节点与节点之间可通过路由的方式进行数据传输，而这种传输方式也在一定程度上使得这些节点在能量消耗率上也有所差距，但是该处传感器节点电池总量是一样的。

其三，服务站节点，这部分节点的主要用途就是供移动充电小车休息，移动小车没有充电任务的情况下，都是在服务站节点位置进行休息，同时补充自身能量；当移动充电小车接收到充电任务后，就会从服务站节点出发，为传感器节点提供充电服务，完成充电服务后再返回服务站节点。

其四，移动充电小车，简单来讲就是一种可以移动，可携带大容量充电的电池，而且该电池还可以与传感器节点进行能量转换。从整体上来讲，传感器中所有移动充电器携带的能量数量是相同的，都来源于基站，而且都是用于为传感器提供点亮以及机械移动过程中需要用到的能量，通常情况下移动充电器会沿着基站设计好的调度路线进行相应的工作[1]。

其五，调度路线，主要指的是由无线传感器网络中的基站根据某一时间段需要补充的能量对传感器节点位置进行相应的规划，而不同的情况下，移动充电小车的调度路线也会存在一定的不同，移动小车进行充电服务时就是根据规划好的调度路线进行充电工作[2]。

3 无线传感器网络实现数据收集的途径

其一，基于网络结构进行数据收集。根据网络结构可分为三种数据收集方式。第一种为平坦型，其原理是将所有数据流量全部流向基站，从而加快基站附近的节点消耗能量，这种数据收集方式主要适用于规模比较小的网络；第二种为层次型，其原理在于增加少量的高能量节点或选举簇头，将网络采取自组织的方式分为多层次，以此来进一步增强其扩展性；第三种为无结构型，其原理是指在进行数据传输期间，自动进行源节点之间独立集的构建，然后通过独立集中起来的节点，将其作为聚合节点，通过这种方式实现高效数据聚合，同时不需要显示维护传输结构。

其二，基于流量优化进行数据收集，根据使用技术不同可分为三种数据收集方式，第一种为最大生命期数据采集，其原理在于找到其中最大生命期数据，通过调度的方式，将获取到的数据进行聚合路径最优解；第二种为网络相关数据收集，结合空间与时间两大因素，通过对其临近节点位置收集与数据相关的信息，最终获得具有一定高度简单的数据；第三种为QoS感知，指的是对于其中特殊性的服务要求，着重获取其中的最佳数据信息。

其三，基于移动性进行数据收集，根据移动对象不同可分为两种数据收集方式，第一种为基于移动观测者进行数据收集，通过某些移动观测者（比如鲸鱼、斑马等）从基站节点位置开始进行数据收集，穿越网络，然后从附近节点来感知数据，收集数据，这种方式在一定程度上降低了节点的能量消耗；第二种为基于移动代理进行数据收集，这种方式的收集原理在于通过能量消耗比较低，具有高度可靠性的移动代理程序，依次降低数据在传输过程中卷入的节点以及数据包实际数据收集工作[3]。

4 结语

综上所述，利用无线传感器网络进行数据收集工作，作为当前社会发展中获取信息的重要途径，一直受到各大行业的广泛关注。本文首先概述无线传感器网络，然后分析无线传感器网络中的移动充电设备，分析移动充电设备的工作原理，最后探究无线传感器网络实现数据收集的途径，旨在进一步提升移动充电效率，有效延长无线传感器的使用时长。