基于水环境监测的无线传感器网络覆盖研究及应用-计算机技术专业论文.docx

万方数据 万方数据 南京邮电大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 研究生签名： 日期： 南京邮电大学学位论文使用授权声明 本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文 档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索； 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。 涉密学位论文在解密后适用本授权书。 研究生签名： 导师签名： 日期： 摘要 水环境污染与保护问题一直是人类社会关注的热点问题。特别对于国内水污染日益严重 的今天，急需高效的水环境监测系统。无线传感器网络（WSN）技术的快速发展和节点成本 的下降，使得无线传感器应用于水环境监测成为了可能。 本文针对水环境监测的 WSN 的覆盖控制问题进行了研究，提出了一种平行四边形覆盖 算法。本文提出的覆盖算法突破了传统矩形覆盖算法的局限性，一方面保证在初始部署时使 用最少节点实现全覆盖，另一方面保证节点移动后网络仍具有高覆盖率。仿真结果表明该算 法在节点数和覆盖率两方面都优于传统矩形覆盖算法，能够满足水环境监测的要求。该算法 有效减少了网络部署节点数量从而降低了成本，因此算法更具备一般性。此外本文还设计了 基于 WSN 和安卓手机平台的水环境监测系统，其利用 PC 端和安卓移动终端实现了对水环境 的远程实时监测。该水环境监测系统适用于湖泊、水库和鱼塘等水环境的监测，具有工作区 域广、系统成本低、操作方便、监测数据精确和实时监测等特点。本文的主要工作包含以下 几点： 第一：学习并研究了无线传感器网络相关的覆盖理论，主要对网格划分法、基于遗传算 法的覆盖理论、PEAS 算法、部分覆盖理论和覆盖算法中的模式突变理论等进行了分析。 第二：突破传统的矩形覆盖算法，设计了更具一般性的平行四边形节点覆盖算法。该算 法确定了节点部署中的最优首节点位置且能有效降低能耗和保持高覆盖率。 第三：设计了一套基于 WSN 和安卓手机平台的水环境监测系统，利用 CC2430 芯片和各 类传感器实现了 PC 端和安卓移动终端对水环境监测的远程实时监测和管理。 关键词: 无线传感器网络，安卓手机平台，水环境监测系统，覆盖算法 I Abstract The problem of water pollution and protection has always been a hot topic in human society. Now the problem of water pollution is becoming more and more serious, so we are in urgent need of an efficient water environment monitoring system to stop this trend. The development of wireless sensor networks (WSNs) makes it possible to realize the water environment system. This paper studys the coverage problem of WSNs, and puts forward a parallelogram node coverage algorithm. This parallelogram node coverage algorithm breaks through the limitations of traditional coverage algorithm, and it guarantees that the number of nodes used to achieve full coverage is less than traditional algorithm. Also, the algoithm ensures that the WSN has a high coverage rate after the movement. The simulation results show that the algo