农业无线传感器网络中基于能量收集的协作式无线功率传输路由优化研究

本研究针对农业无线传感器网络(WSN)中光伏系统部分遮荫效应导致的能量受限问题，提出了一种基于太阳能供电的协作式无线功率传输系统。通过引入能量传输节点(ETN)和Q学习自适应路由协议，实现了100%数据包投递率和53%能耗降低，为精准农业可持续监测提供创新解决方案。

　　

在农业无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)领域，为实现精准农业(Precision Agriculture)和资源优化管理，需对农田进行长期监测。当前研究采用太阳能供电的能量收集系统，但光伏(Photovoltaic, PV)系统的部分遮荫效应(Partial Shading Effect)会导致功率与效率下降。为解决该问题，研究人员开发了基于无线功率传输(Wireless Power Transfer, WPT)的系统，通过能量传输节点(Energy Transmission Node, ETN)实现节点间协作供能架构，取代传统复杂电池充电模型。

为同步处理数据与能量传输，研究采用基于智能算法的自适应路由协议，运用Q学习(Q-learning)方法通过奖励函数动态更新网络状态。仿真实验在MATLAB平台完成，结果显示：与传统技术相比，该方案能耗降低53%，数据包投递率(Packet Delivery Rate)达100%，显著提升网络可持续性与运行效率。