【導讀】在無線傳感器技術中，物聯網生成的傳感器數據通過無線方式傳輸到網絡服務器，工程師可以在其中跟蹤參數。遠距離無線通信提高了工業 4.0 的成本效率并減少了人力。實時監控系統旨在顯示傳感器節點周圍的快速變化，這需要快速、低延遲的數據傳輸。如果數據到達云端存在延遲，則違背了通過傳感器技術進行實時監控系統的理念。
在無線傳感器技術中，物聯網生成的傳感器數據通過無線方式傳輸到網絡服務器，工程師可以在其中跟蹤參數。遠距離無線通信提高了工業 4.0 的成本效率并減少了人力。實時監控系統旨在顯示傳感器節點周圍的快速變化，這需要快速、低延遲的數據傳輸。如果數據到達云端存在延遲，則違背了通過傳感器技術進行實時監控系統的理念。
無線傳感器網絡（WSN）是實時系統中重要的技術之一。它由許多獨立運行的傳感器節點組成，可以收集、存儲和處理環境條件，而不依賴于預先存在的基礎設施。它具有低成本、小尺寸、低功耗要求、不同的傳感能力和動態組網特性。有了這些參數，WSN 就適合在很少維護的地方使用，在那里它們可以收集信息并將其返回給主機進行管理和分析。
在此類模型中，架構涉及傳感器節點、連接到 GSM/GPRS 的微控制器以及遠程數據庫。微控制器將傳入的非結構化傳感器數據存儲在外部存儲驅動器中。傳感器數據通過GSM/GPRS模塊上傳至遠程監控數據庫，為用戶提供實時數據。同時，數據被記錄到microSD模塊中。數據可以通過網絡服務器在任何地方訪問，數據存儲在云中。
傳感器網絡技術架構
雖然架構在優化性能方面發揮著至關重要的作用，但網絡和設計流程也有助于提高目標系統的效率。當數據從一點傳輸到另一點時，隨著延遲的減少，系統變得更加高效。減少內部硬件延遲可能就是這樣的技術之一。因此，設計具有并行處理而不是串行架構的系統可以減少計算負載并提高整體性能。
對于密集部署的無線傳感器網絡（WSN），發送數據的典型方式是通過靜態Sink進行多跳或點對點傳輸。靠近Sink的節點往往會消耗更多的能量，因為它們負責接收和轉發來自整個網絡的數據。這會導致網絡斷開并引發“熱點問題”。另一方面，為了減少數據收集的端到端延遲，Sink應該靠近事件源。但由于事件發生在網絡區域內的不同區域，因此無法使用靜態Sink來實現。
以頻率操作系統也可以提高處理速度。然而，這是以高功耗為代價的，這也可能引發發熱和組件老化等問題。因此，達到方法應該涉及從網絡角度設計和實現整個系統。因此，高效的網絡可以克服硬件設計和架構造成的延遲。
一項研究表明，具有多接收器的低延遲數據收集方法可以平衡無線傳感器網絡中的功耗并降低數據傳輸延遲。在這種技術中，網絡被分成許多虛擬區域，每個虛擬區域具有三個或更少的傳感器，并且每個區域的主要單元是通過評估其剩余能量和與所有其他節點的距離來選擇的。
傳感器網絡技術架構
主要區域單元與移動接收器交互，移動接收器的能源消耗顯著減少，并且端到端延遲也減少。通過在每個DGA中選擇的領導節點，可以構建節能的數據上傳路徑，并且可以調整Sink軌跡，提高數據收集時間效率。此外，借助睡眠調度和傳感半徑調整過程，可以成功減少網絡覆蓋的冗余以及傳感和通信的能耗。
每個數據收集區域 (DGA) 中的領導節點是通過選擇策略完成的，該策略涉及 DGA 中已存在的一個或多個領導節點。這些節點從同一 DGA 中的其他節點接收數據并將數據上傳到移動接收器。在網絡生命周期中，移動Sink只需要與這些進行通信。因此，優化數據收集的效率。
數據采集單元
網絡中的數據收集單元（mdpi）
但是數據收集中的冗余減少考慮了網絡中存在的節點的密度。如果網絡中節點的密度太低，則不會從該區域中選擇。反之，相反，節點密度高也會造成數據采集冗余度高的問題。因此，采用主動節點選擇策略和感知半徑調整方法。對于 WSN，數據傳輸的節能路徑成為減少延遲的一個重要方面。
為了實現傳感器網絡中的能量平衡，使用了一種基于多接收器的數據收集方法。通過在每個DGA中選擇的領導節點，可以建立節能的數據上傳路徑。此外，借助睡眠調度和感知半徑調整策略，還可以有效減少網絡覆蓋的冗余以及感知和通信的能耗。
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