王金昌

【摘要】 路由的选择与无线传感器网络使用寿命的长短有关，为了延长其使用寿命，本文研究了一种新的算法。该种算法是在无线传输能量均衡的基础上得来的，不仅采用了传统的分簇路由协议，而且还以剩余能量级作为簇头进行分簇，如果在传输过程中能量较低时可以通过无线能量传输技术对其进行补充。

【关键词】 物联网 能量均衡 无线能量传输

自改革开放以来，我国的综合实力在不断的提升，截至目前为止我国的综合实力已经处于全世界的前列。物联网作为一种大规模的运用，我国对其的重视程度也是非常的高。物联网一般都是采用的电池供电，由于电池的容量是一定的且每一個节点的消耗率也不一样，导致网络出现了不一致，使网络的使用寿命大大降低了。电力物联网是目前我国比较先进的物联网之一，实现了电力系统信息交换和通信，运用的极为广泛。

一、分布式无线能量传输网络

分布式无线能量传输网络是指使网络中的每一个节点都具有无线能量的接收、发送和路径选择的功能，同时不同的节点的所具有的功能是不一样的，主要有源节点、受电节点和中继节点等三种类型。在分布式无线能量传输网络中，节点之间能量的传递是通过共振中继的方式来实现的。这种传递方式的依据是共振的特性，相邻之间的共振体可以通过共振来实现能量的传递，通过这种方式，能量的传递可以由近向远逐渐传递。并且通过这种方式所进行的能量传递不需要进行能量的转换，因此在传递过程中能量的消耗就相对较小，提高了传递效率。

二、基于无线能量传输的路由算法

基于无线能量传输的路由算法是以剩余能量级别为簇头来进行分簇的，根据节点剩余能量的多少来进行分簇，可以使簇头均匀的分布在整个网络中，如图2-1所示为簇的建立过程。在传统的数据传输过程中，一般有单跳和多跳两种模式。如果采用的是单跳模式，对于距离基站近的簇比较有利，但是距离基站较远的簇的消耗就比较大；如果采用的是多跳模式，对于距离基站近的簇其任务繁重，消耗也很大。因而无论采用那种模式对于节点的消耗都比较大，容易导致节点过早死亡。为了改善这一现状，本文研究了一种基于无线能量传输的路由算法。物联网中的节点具有体积微小、能量有限等特点，因此每一个节点都有其能量临界值，本文所研究的新型算法就是当每一个节点到达其能量临界值时就会开始无线能量传输阶段，避免节点能量消耗过大，出现提早死亡的情况。

三、算法测试

3.1仿真测试

本文用MATLAB对LEACH、RELCRP、WPTRA进行了仿真测试，并通过仿真测试对所研究的算法的性能作了一定的比较。仿真测试所使用的传感器网络中含有大约100个节点，且这些都是随机分布的，同时节点所在区域是正方形，面积是10000㎡，基站的坐标方位是（50m，175m），簇头的竞选半径是40m。能量传输报文广播半径为20m，同时每一个节点所具有的初始能量为0.5J，节点的能量临界值为0.0001J。本文所研究的基于无线能量的路由算法是在磁耦合谐振式无线能量传输技术的基础上提出的，因为该项技术在电力行业中发展还没有到达成熟阶段，因而还存在一定的限制，为了使仿真实验顺利进行，本文对无线能量传输效率和传输距离之间的关系进行了假设，如图3-1所示。

3.2实验测试

通过多次实验，根据多次实验的结果可知网络的使用寿命最长时，节点的能量临界值大约为0.025J。同时本文为了实验数据更加具有科学性和准确性，在参数设置相同的情况下将不同的算法分别独立进行了100次运行，根据实验结果利用了无线能量传输技术的网络生存时间更长。

结语：本文所研究的基于无线能量传输的能量均衡路由算法非常具有发展前景。通过仿真测试和实验测试可知，使用了无线能量传输的能量均衡路由算法的网络使用寿命更长，使整个网络的能量都处于平衡的状态，从而延长了其生命周期。与此同时，电力物联网也是我国未来物联网发展的主要方向，虽然我国目前对其的研究还处于不成熟阶段，但在不久的将来电力物联网会成为主流趋势。

参 考 文 献

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