基于3S的云南泥石流监测异构无线传感器网络融合机制研究

根据云南境内泥石流监测需求、特点和难点，基于3S集成技术、无线传感器网络、无线Mesh网络、天线阵列技术、Wi-Fi、ZigBee协议和中间件策略数据传输机制，将3S系统与传统无线传感器网络、无线Mesh网络相融合，研究基于3S的异构无线传感器网络架构模型、网络覆盖与节点定位算法，针对东川泥石流，构建基于3S的云南泥石流监测异构无线传感器实验网络；基于排队理论、IEEE 802.15.4标准、冲突检测及无线环境下CSMA/CA，研究网络的优先级、区分服务的QoS机制及信道频率资源需求；应用动态频谱分配技术，研究具有优先级特性的网络信道分配策略；采用马尔可夫链及随机过程，研究链路变换条件下网络动态多跳路由协议；基于多智能体理论，对网络协同通信机制进行研究；研究网络融合机制，并研究基于3S的异构无线传感器网络与移动网络、Internet等网络有效连接的方法，从而实现云南泥石流区域的实时监测。

国家自然科学基金项目“基于3S的云南泥石流监测异构无线传感器网络融合机制研究”（No.61163061）为地区基金项目，2011年立项，研究时段为2012年1月至2015年12月，项目主要根据云南境内泥石流监测需求、特点和难点，将3S 系统与传统无线传感器网络、无线Mesh 网络相融合，构建基于3S 的云南泥石流监测异构无线传感器实验网络，研究相应网络融合机制。截至目前，项目组按既定研究计划完成了研究任务，达到预期目标。本项目完成了基于3S的云南泥石流监测异构无线传感器网络组网策略的研究；研究了基于3S的云南泥石流监测异构无线传感器网络能耗及时效性算法、公平性算法；研究了基于Zigbee -WiFi的异构无线传感网实时数据融合机制以及基于神经网络的多传感加权融合算法；研究了基于TDMA的高能效异构无线传感器网络MAC休眠调度协议；研究了基于复杂网络理论的异构无线传感器网络模型、结构、功能和属性；构建了基于3S的云南泥石流监测异构无线传感器网络实验平台。项目研究共发表学术论文25篇，所发表论文被SCI/EI/ISTP检索18篇，其中SCI检索2篇、EI检索16篇，所发表SCI收录论文被他引5次；获得实用新型专利1项、软件著作权1项，获准后续国家级科研项目2项，培养硕士生17名（11人已毕业），主要成员1人晋升职称。项目重点解决了2个关键技术问题：（1）基于无线网状（Mesh）网络，对无线传感器分簇网络结构进行重构，将无线网状（Mesh）网络和无线传感器网络相结合构建异构无线传感器网络，然后将异构无线传感器网络与3S系统融合，提出了基于3S的云南泥石流监测异构无线传感器网络的组网策略，构建了基于3S的云南泥石流监测异构无线传感器网络；（2）研究提出了基于3S的云南泥石流监测异构无线传感器网络的网络协同通信和融合机制。研究了基于Zigbee -WiFi的异构无线传感网实时数据融合机制，以及基于神经网络的多传感加权融合算法。项目在基于3S的云南泥石流监测异构无线传感器网络通信方案研究方面、基于复杂网络理论的异构无线传感器网络模型、结构、功能和属性研究方面有一定特色。项目在构建基于3S的多环境变量监测异构无线传感器网络实验研究平台方面有一定创新性、科学研究和推广应用价值。