基于三维空气质量监测系统的非均匀分簇算法

来源：计算机测量与控制杂志2020年第6期北京时间：

作者：于大为,董茜茜,张昀,于舒娟

单位：苏州信息职业技术学院

摘要：空气质量监测是环境保护工作的重要组成部分，无线传感器网络技术在空气环境自动监测中的应用已成为人们关注的热点。由于无线传感器网络具有能量有限、传感器无法充电等特点，根据特定环境设计分簇路由算法是延长监控系统寿命的关键。针对空气质量监测系统中传感器节点能量利用率低且消耗不均的问题，文中提出一种基于改进差分非均匀分簇路由算法。该算法采用差分进化算法对簇首的选择进行优化；通过计算大小不一的成簇半径实现非均匀分簇目的；不再以轮为单位频繁选簇，而是根据选簇频率和节点编号更换簇首节点。仿真结果表明：网络运转前300轮生存时间内中，提出算法簇首节点通信范围内覆盖不到的孤立节点个数大量减少，节点利用率高于LEACH 83%，比EEUC也提高了60%，采集信息的区域范围更广；提出算法显著延长了第一个节点的死亡时间，整个网络生命周期和LEACH、EEUC相比分别提高了约55.6%和14.8%。

关键词：空气质量监测，无线传感网，差分进化算法，非均匀分簇

基金资助：][基金项目：国家自然科学基金资助项目： (No. 61302155,61274080）; 2019年苏州高职高专院校第二批优秀教学团队：（No.201905）