商益民，施亦旺，胡力勤，骆 懿

(1.杭州电子科技大学通信工程学院，浙江 杭州 310018；2.中国电信股份有限公司浙江分公司，浙江 杭州 310001；3.浙江建设职业技术学院，浙江 杭州 311231)

0 引 言

随着城市的现代化发展，地下管廊成为城市建设的重要组成。常用的地下管廊监控方式是将通信电缆作为信息传输的载体，但是，地下管廊又长又窄，贯通整个城市，通信电缆架设困难，成本高，不易维护，而无线传感器网络布局简单，架设成本低，同时自组织能力强，能大规模组网，可靠性也高[1]，适宜地下管廊环境。由于无线传感器网络的能量由电池供电，经常在地下管廊中更换电池是不现实的[2]，同时，无线传感器网络能耗不均，地下管廊的长远大于宽，导致能耗更加不均[3]。针对这些技术难题，学者们主要通过在分簇拓扑结构下延长网络的生命周期，例如，刘广聪等[4]提出二分K-means算法，将圆簇进行二分裂，通过合并过小的簇来均衡网络簇结构，但是大小簇合并复杂，随意性大；王丹丹等[5]在地下管廊中随机部署网络结构，改进网络模型，对监测区域分簇，但采用随机部署网络结构使得节点数目过多，增大了网络能耗。本文提出一种基于层次聚类和固定部署网路结构的综合算法，简称HC-CFSFDP，在固定部署网络结构下，通过二分裂思想和快速搜索密度峰值聚类(Clustering by Fast Search and Find of Density Peaksd，CFSFDP)[6]将监测区域进行分簇，从而使网络生命周期得到延长。

图1 管廊的二维平面网络结构模型图

1 网络模型与最优簇数计算

无线传感器网络的能耗不均主要受簇首能耗的影响，簇间通信的能耗与簇首数量成正比，簇内通信所消耗的能量与簇首数量成反比，因此，适合的簇首数能大大均衡网络的能耗。……