[發明專利]一種融合膜計算和蟻群算法的配電網WSNs路由方法在審
| 申請號： | 202010570178.5 | 申請日： | 2020-06-21 |
| 公開（公告）號： | CN111556549A | 公開（公告）日： | 2020-08-18 |
| 發明（設計）人： | 高健文;黃友銳;韓濤;徐善永;唐超禮 | 申請（專利權）人： | 安徽理工大學 |
| 主分類號： | H04W40/10 | 分類號： | H04W40/10;H04L12/721;G06N3/00;H04W84/18;H02J13/00 |
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| 地址： | 232001 安徽*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 融合 計算 算法 配電網 wsns 路由 方法 | ||
本發明公開了一種融合膜計算和改進蟻群算法的配電網WSNs路由方法。此方法在對傳統蟻群算法進行改進的同時引入了膜計算對算法進行優化。通過在狀態轉移函數中引入動態補償因子，避免了該算法因信息素過高出現過早停滯現象；利用膜計算膜內運算和膜間運算的并行能力，結合引入的最優路徑衡量公式，進行多路徑并行搜索獲取到最優的路徑，提高了算法的局部和全局收斂的能力；通過定義路由修復機制，使得算法避免了路由空洞。該方法避免了搜索復雜度，加快了搜索速度，在數據的可靠路由方面有明顯增強，實現節能要求以及延長了網絡壽命。
技術領域
本發明涉及智能配電網WSNs中數據傳輸領域，具體是一種融合膜計算與蟻群算法的數據路由方法。
背景技術
隨著國家提出了“智能電網”概念，國家電網開始由之前的傳統電網向智能化電網進行轉變。智能電網的優勢可以通過智能設備對電網進行在線檢測，使得電網的安全性與穩定性大大加強，而無線傳感器網絡可以方便快捷的收集配電網關設備信息和運行數據以實現實時監控，因此將無線傳感器網絡引入到智能配電網中具有明顯優勢。但由于無線傳感器網絡由大量傳感器組成，其節點的能量取決于其有限的存儲能量，一旦安裝部署在配電網絡中，它將不再變化，并且能量耗盡時，再次充能將更加麻煩。為此提出了一些延長WSNs網絡壽命的路由方法?，F有的一些方法對數據傳輸的路由方法對路由路徑的搜索容易陷入局部最優，且搜索方式復雜，這就使得配電網中傳感器節點的能量消耗過多，容易造成路由空洞，致使智能配電網中的數據采集與傳輸效率降低，效果不夠理想。
發明內容
針對上述問題，本發明的目的是為了提供一種融合膜計算和蟻群算法配電網WSNs的路由方法來進行智能配電網中的數據傳輸。在以降低節點能耗及數據傳輸可靠性的條件基礎上，均衡網絡中的節點能量損耗，降低了運行維護成本，延長網絡生存壽命。
為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：
一種融合膜計算和蟻群算法的配電網WSNs路由方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：
步驟1：初始化網絡中初始節點能量E0，初始信息素濃度τij(t)，節點之間距離dij和環境信息；
步驟2：初始化膜計算中膜結構為[1[2]2[3]3[4]4]1，膜1為主膜；膜2，3，4為子膜；
步驟3：算法開始迭代之前，每個子膜中在初始節點放置n只螞蟻準備進行路由路徑選?。?/p>
步驟4：準備工作完成后，在各個子膜中，初始節點上的螞蟻根據概率進行下一跳節點的選取，以此來進行路徑的構建，概率以及動態補償因子m(i,j)按照公式(1),(2)設計。引入動態補償因子可以防止下一跳節點的選取因考慮信息素含量過多而導致搜索陷入局部最優解。同時對螞蟻經過的節點能量信息進行記錄，如此按照上述流程進行路徑搜索。
公式(1),(2)中，τij(t)表示節點i，j之間的信息素濃度，ηij(t)表示距離dij的倒數，lmax和lmin分別代表所有螞蟻在此輪中最長的路徑和最短的路徑，l(k)表示螞蟻k所走的路徑的長度。
步驟5：當所有子膜2，3，4中的螞蟻完成路徑搜索后，每個子膜中都存有多條搜索出的路徑。此時根據膜的進化規則以路徑度量概率C(r,t)將各自膜內的路徑進行排序，最終選取排名前五的路徑送入主膜1中。路徑度量概率C(r,t)按照公式(3)設計：
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