基于能量采集的管道物联网路由优化算法

刘 苗, 姚 荣, 霍卓苗, 钟晓曦, 孙振兴,3

(1. 东北石油大学秦皇岛校区 电气信息工程系, 河北 秦皇岛 066004； 2. 东北石油大学 物理与电子工程学院, 黑龙江 大庆 163318； 3. 东北大学 计算机科学与工程学院, 沈阳 110006)

0 引 言

近年来, 随着中国经济的快速发展, 国家的基础设施建设工程需求不断增加, 例如公路、 桥梁以及输水管道工程等。然而, 由于桥梁、 公路以及管道分布广泛, 而对部署在偏远地区的, 维护人员需要耗费大量的人力成本才能进行有效的管理和维护[1-2]。因此, 监测通信网络成为解决上述问题的有效解决方案, 能预警预防在道路、 桥梁以及管道上出现的各种险情。由于无线传感器网络(WSN: Wireless Sensor Network)具有低成本, 高灵活性等特点, 在公路、 桥梁以及管道等线性场景监测领域具有巨大的应用价值[3]。

然而, 无线传感器网络还存在很多亟待解决的问题, 例如能量、 网络时效性等关键性问题。认知无线电(CR： Cognitive Radio)是基于时空维度频谱可用性管理和配置其传输参数的最好候选技术。认知无线电在保证授权用户(主用户)频带不受非授权用户(次用户)干扰的条件下, 通过允许非授权用户共享授权用户频带可使非授权用户获得新的频谱资源[4-6]。因此考虑引入认知无线电技术优化油气管道无线传感器网络性能。但在无线传感器网络中, 网络节点大多通过电池供电, 因此能量限制始终是制约无线传感器网络的关键因素[7]。为解决上述问题, 有人提出利用新兴的无线能量采集技术, 即网络节点具有无线采集外部能量, 如风能、 太阳能和射频能等, 将其转化为自身可用的能量进行存储或直接使用, 从而延长网络节点的使用寿命[8]。……