引言

中國海洋石油開發(fā)事業(yè)已經(jīng)走過了50個春秋，隨著海洋石油事業(yè)的發(fā)展，早期投入生產(chǎn)的海洋石油設(shè)施已逐漸臨近設(shè)計壽命末期，甚至超出了設(shè)計的服役期。因此，海洋平臺結(jié)構(gòu)安全檢測監(jiān)測乃至安全等級的評定工作已經(jīng)提上議程，成為了人們越來越關(guān)注的焦點。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于軍事偵察、環(huán)境監(jiān)測、目標(biāo)定位等領(lǐng)域，能夠?qū)崟r地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的對象信息，并發(fā)送給觀察者。它具有覆蓋區(qū)域廣，可遠程監(jiān)控，監(jiān)測精度高，布網(wǎng)快速和成本低等優(yōu)點。因此，把無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到海洋平臺結(jié)構(gòu)安全檢測監(jiān)測系統(tǒng)中,是海洋工程領(lǐng)域近年來研究的重點。

1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)研究

在不同應(yīng)用中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的組成不盡相同，但一般都由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸和電源這四部分組成。無線傳感器的類型由被監(jiān)測物理信號的形式?jīng)Q定。處理器通常選用嵌入式CPU，如Motorola的68HC16,ARM公司的ARM7和Intel的8086等。數(shù)據(jù)傳輸單元主要由低功耗、短距離的無線通信模塊組成，比如RFM公司的TR1000等。因為需要進行較復(fù)雜的任務(wù)調(diào)度與管理，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要一個微型化的操作系統(tǒng)，如嵌入式Linux。

啟發(fā)于現(xiàn)有的、比較經(jīng)典的、成功的傳感器網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架設(shè)計，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系進行的構(gòu)架設(shè)計如圖1所示。該設(shè)計分為四層:其中，數(shù)據(jù)采集層主要是對海洋平臺各個節(jié)點進行實時的振動數(shù)據(jù)采集并就無線傳感器節(jié)點采集的數(shù)據(jù)進行簡單處理，主要是減弱甚至去除背景噪聲，放大需要的信號數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸層分為監(jiān)控中心（上位機）、協(xié)調(diào)器、終端節(jié)點（即無線傳感器節(jié)點）三個級別。上一層的數(shù)據(jù)管理中心可以查看下一層的數(shù)據(jù)，下一層的數(shù)據(jù)管理中心有義務(wù)定時地向上一層的數(shù)據(jù)管理中心上傳最新采集的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)層再對各個協(xié)調(diào)器將自己管轄范圍內(nèi)的各個區(qū)域的數(shù)據(jù)收集后，進行周期性的處理，以確定是否該區(qū)域有異常事件發(fā)生，并將一些基本的檢測數(shù)據(jù)進行上傳，其中監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)處理分別確定該級別的數(shù)據(jù)是否異常，做好備份處理并對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一格式的存儲和管理。應(yīng)用系統(tǒng)層主要是對不同層次的數(shù)據(jù)進行分析處理，并進行相應(yīng)的預(yù)測和故障排除，如及時地預(yù)報平臺結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)或?qū)霈F(xiàn)損傷，如果出現(xiàn)損傷，則分析損傷出現(xiàn)在何處，是什么原因造成的，并將分析結(jié)果提供給維修人員進行相應(yīng)的維修處理。

2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模組網(wǎng)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)管理研究

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模組網(wǎng)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)管理研究的目的是研制適用于規(guī)模性密集布設(shè)和自治組網(wǎng)的無線傳感器節(jié)點。當(dāng)數(shù)量巨大的無線傳感器節(jié)點被隨機布設(shè)后，自治組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)管理成為網(wǎng)絡(luò)運行和業(yè)務(wù)應(yīng)用的一個核心問題。自治組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)管理需要無線傳感器節(jié)點和網(wǎng)關(guān)設(shè)備的底層支持，其實現(xiàn)需要軟硬件的協(xié)同設(shè)計來完成。因此，研究大規(guī)模組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)將為無線傳感器節(jié)點、網(wǎng)關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)軟件的研究提供技術(shù)支撐。大規(guī)模組網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)管理的關(guān)鍵技術(shù)主要包括時間同步機制、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂坪途W(wǎng)絡(luò)安全等[2]o

2.1時間同步機制研究

時間同步機制是協(xié)同無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個關(guān)鍵機制，是高效路由、定時喚醒、沖突避免等技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，已經(jīng)提出了多種時間同步機制，如參考廣播同步(RBS)、時間同步協(xié)議(TPSN)和TYNY/MINI-SYNC等，但都存在一定的缺陷。例如，RBS由于需要用于廣播交換以得到成對節(jié)點同步的開銷，隨著網(wǎng)絡(luò)密度的增加，這種開銷也隨之增加；TPSN由于采用了分級的方式和傳統(tǒng)的同步方式，使得同步效果比較好，但是增加了能耗和復(fù)雜度；MINI-SYNC算法的復(fù)雜度相對較低，但是對于計算和存儲的要求較高。

由于海上施工作業(yè)需要能夠快速布設(shè)儀器、快速組網(wǎng)、儀器低功耗，特別要求時間同步精確度高，因此無線通信方式的采用直接影響著分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的時鐘同步。當(dāng)儀器工作時，所有數(shù)據(jù)采集節(jié)點都依靠本地晶體振蕩器提供時間基準(zhǔn)，其相互之間以及與主控節(jié)點之間完全不存在同步關(guān)系。由于晶體振蕩器之間不可避免地存在細微的頻率偏差和時鐘漂移，即使初始同步的多個時鐘在經(jīng)過一定時間的運行后也將出現(xiàn)較大的時間偏差，從而影響數(shù)據(jù)同步采集的精度。由于在每個傳感器節(jié)點中采用高精度、低漂移的晶體振蕩器從成本上考慮是無法接受的，這就需要研究無線通訊網(wǎng)絡(luò)支持下的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的始終精確同步技術(shù)。利用無線通訊鏈路對系統(tǒng)內(nèi)獨立運行的多個時鐘進行周期性的定時校正，可以保證所有數(shù)據(jù)采集節(jié)點的本地時鐘都以主控節(jié)點時鐘為基準(zhǔn)，向主控節(jié)點時鐘對齊。由于是基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的時鐘同步，實際方案設(shè)計中還需要綜合考慮時鐘定時所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量對無線網(wǎng)絡(luò)負(fù)載流量的影響及無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包傳輸時間的抖動效應(yīng)。

2.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂蒲芯?

2.2.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂频囊饬x

海洋平臺結(jié)構(gòu)檢測監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的無線傳感器是感知網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，構(gòu)建一個合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠提高路由協(xié)議和MAC協(xié)議的效率，為數(shù)據(jù)融合、時間同步和目標(biāo)定位等很多方面提供基礎(chǔ)，有利于延長整個網(wǎng)絡(luò)的生存時間，對數(shù)據(jù)高速、可靠傳輸具有重要作用。拓?fù)淇刂剖窃诒ＷC網(wǎng)絡(luò)連通性和覆蓋度的前提下，通過一定的功率控制或骨干網(wǎng)節(jié)點的選擇算法，剔除節(jié)點間不必要的無線通信鏈路，生成一個能量高效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)叫

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂茩C制的設(shè)計主要考慮通過調(diào)節(jié)無線傳感器節(jié)點的發(fā)射功率，在降低節(jié)點通信能耗的同時，要保證網(wǎng)絡(luò)的連通性和覆蓋度，盡可能地均衡節(jié)點間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，以延長網(wǎng)絡(luò)生存時間、提高網(wǎng)絡(luò)整體性能為目標(biāo)。

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，對網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂婆c優(yōu)化有著十分重要的意義，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

第一是影響整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生存時間。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點一般采用電池供電，節(jié)省能量是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計主要考慮的問題之一。拓?fù)淇刂频囊粋€重要目標(biāo)就是在保證網(wǎng)絡(luò)連通性和覆蓋度的情況下，盡量合理高效地使用網(wǎng)絡(luò)能量，延長網(wǎng)絡(luò)的生存時間。

第二是為路由協(xié)議提供基礎(chǔ)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，只有活動的節(jié)點才能夠進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，而拓?fù)淇刂瓶梢源_定由哪些節(jié)點作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，同時確定節(jié)點之間的鄰居關(guān)系。

第三是影響數(shù)據(jù)融合。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)融合指無線傳感器節(jié)點將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給骨干節(jié)點，骨干節(jié)點進行數(shù)據(jù)融合，并把結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)收集節(jié)點。骨干節(jié)點的選擇是拓?fù)淇刂频囊豁椫匾獌?nèi)容。

第四是彌補節(jié)點失效的影響。無線傳感器節(jié)點可能部署在惡劣的環(huán)境中，因此很容易受到破壞而失效。這就要求網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有魯棒性，以適應(yīng)這種情況。

2.2.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂蒲芯康姆较?

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中拓?fù)淇刂品譃楣β士刂坪蛯哟瓮負(fù)浣Y(jié)構(gòu)控制兩個研究方向。圖2所示是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂茍D。

節(jié)點功率控制機制是調(diào)整無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點的發(fā)射功率，保證網(wǎng)絡(luò)連通，在均衡節(jié)點的直接鄰居數(shù)目(單跳可達鄰居數(shù)目)的同時，降低了節(jié)點之間的通信干擾。

層次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制利用分簇思想，依據(jù)一定原則使網(wǎng)絡(luò)中的部分節(jié)點處于激活狀態(tài)，成為簇頭節(jié)點，由這些簇頭節(jié)點構(gòu)建一個聯(lián)通的網(wǎng)絡(luò)來處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)；其他節(jié)點為簇內(nèi)節(jié)點則處于非激活狀態(tài)，關(guān)閉其通信模塊以降低能量消耗，并且定期或者不定期地重新選擇簇頭節(jié)點，以均衡網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的能量消耗。

層次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制具有很多優(yōu)點。例如，由簇頭節(jié)點單位數(shù)據(jù)融合的任務(wù)，減少了數(shù)據(jù)通信量；分簇式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有利于分布式算法的應(yīng)用，適合大規(guī)模部署的網(wǎng)絡(luò)；由于大部分節(jié)點在相當(dāng)長的時間內(nèi)關(guān)閉通信模塊，所以顯著延長了網(wǎng)絡(luò)的生存時間。

2.2.3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂频乃惴?

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在某種程度上可視為一種ad-hoc網(wǎng)絡(luò),但相對于一般意義上的ad-hoc網(wǎng)絡(luò)來說，其面臨的環(huán)境更復(fù)雜多變，其節(jié)點的部署更密集，節(jié)點能量更有限，無線鏈路更容易受到干擾，節(jié)點也更容易失效，所以必須研究適應(yīng)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的、面向具體應(yīng)用的、更高效的拓?fù)淇刂扑惴ā?

根據(jù)層次化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，國內(nèi)外研究人員提出了很多算法來提高系統(tǒng)的通信效率和能量利用率。在保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋的前提下，需要使全網(wǎng)中形成簇的個數(shù)盡量少，同時還要考慮節(jié)點剩余能量和網(wǎng)絡(luò)魯棒性的問題叫

事實上，LEACH算法是一種自適應(yīng)分簇拓?fù)渌惴?，它的?zhí)行過程是周期性的，每輪循環(huán)分為簇的建立階段和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通信階段；GAF算法則是以節(jié)點地理位置為根據(jù)的分簇方法；而TopDisc算法來源于圖論中的思想，是基于最小支配集問題的經(jīng)典算法，它利用顏色區(qū)分節(jié)點狀態(tài)，從而解決骨干網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成問題。

2.3安全體系研究

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的一些特點，為路由協(xié)議等安全機制的設(shè)計和實現(xiàn)帶來了前所未有的挑戰(zhàn)E其主要表現(xiàn)如下：

節(jié)點資源高度受限。為了降低無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署成本，傳感節(jié)點在計算能力、存儲空間、通信能力(包括通信帶寬和通信范圍)，特別是電池壽命方面受到很大的約束，從而制約了在傳感節(jié)點所能采取的加密、解密以及認(rèn)證措施，并引入了傳統(tǒng)安全機制的適用性問題。例如，計算密集型的公開密鑰系統(tǒng)的適用性問題。

面臨更大的物理安全問題。傳感節(jié)點通常被部署在無人看管的區(qū)域，易受到各種物理攻擊，傳感節(jié)點易被捕獲。

采用無線通信方式，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)易遭到竊聽、非授權(quán)訪問、假冒、重放和拒絕服務(wù)攻擊。

由于無線傳感器是應(yīng)用于海洋平臺這一特殊環(huán)境，因此在信號發(fā)射功率范圍以及元器件、外殼的選擇上應(yīng)該注意防爆特性。

3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境感知和數(shù)據(jù)采集技術(shù)研究

海洋平臺結(jié)構(gòu)振動檢測的一大重要機能就是對平臺的關(guān)鍵節(jié)點進行監(jiān)控，關(guān)鍵節(jié)點須能夠準(zhǔn)確地反饋出整體結(jié)構(gòu)的固有特性信息，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集平臺各個節(jié)點的結(jié)構(gòu)振動數(shù)據(jù)(振動頻率、加速度、位移等)、結(jié)構(gòu)振動異常以及環(huán)境信息(包括溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向、浪流狀態(tài)以及圖像信息等)。

環(huán)境信息測量可利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)管理、視頻監(jiān)控這些成熟技術(shù)實現(xiàn)。環(huán)境信息監(jiān)測是這些應(yīng)用的組成部分，可以從這些應(yīng)用中借鑒到適用于各種成本、功耗需求的環(huán)境信息測量解決方案。海洋平臺結(jié)構(gòu)振動數(shù)據(jù)的采集需要解決以下兩個關(guān)鍵問題[7]:

第一是大動態(tài)范圍下高精度計量/測量。就海洋平臺結(jié)構(gòu)振動檢測監(jiān)測來講，節(jié)點的動態(tài)范圍可達到80~100dB，而一些關(guān)鍵節(jié)點的動態(tài)范圍要求會進一步提高。這就要求設(shè)計高精度、高動態(tài)范圍的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和位寬足夠的數(shù)字采集系統(tǒng)。

第二是諧波分析。海洋平臺在自然環(huán)境激勵下的振型具有極大的不確定性，同時平臺上不同動力機械與設(shè)備在工作過程中所產(chǎn)生的中高頻振動也會在很大程度上對測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。為了盡可能地識別平臺各階振型，必須對各個測量節(jié)點的諧波含量、分布進行測量分析和治理。諧波測量的主要手段包括快速傅里葉變換(FFT)頻譜分析和濾波器組兩種方案,FFT方案必須解決同步采樣的實現(xiàn)問題，濾波器組則必須在硬件代價和測量精度之間找到合理的平衡點。

4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息處理技術(shù)研究

根據(jù)海洋平臺結(jié)構(gòu)檢測監(jiān)測的特點，無線傳感器節(jié)點所要收集的數(shù)據(jù)將是多樣的，可通過這些數(shù)據(jù)了解整個海洋平臺的結(jié)構(gòu)情況。因此，海洋平臺結(jié)構(gòu)檢測監(jiān)測的控制系統(tǒng)應(yīng)具有很強的信息處理能力，同時對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息數(shù)據(jù)處理技術(shù)的要求也很高。

由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)是連續(xù)、快速、隨時間變化的，而且很多是相似的數(shù)據(jù)，因此需要建立一種新型的數(shù)據(jù)模型來描述，并提供相應(yīng)的操作，從而方便上層應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)的調(diào)用訪問。

由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實時產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，有很多是相似的，可對這些數(shù)據(jù)進行壓縮，但現(xiàn)有的數(shù)據(jù)壓縮方法的壓縮率不是很高。針對這個問題提出了一種新的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù),將曲線分段擬合與數(shù)據(jù)流傳輸相結(jié)合來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮傳輸。

在數(shù)據(jù)流壓縮傳輸中，很多情況下某一時間段內(nèi)數(shù)據(jù)的變化符合某種模式，如果對每個時間段進行擬合處理，不但增加了擬合的負(fù)擔(dān)，而且往往顯得多余。因此，可以采用對數(shù)據(jù)進行驗證的辦法。比如，可以設(shè)定一個門限值，如果新的數(shù)據(jù)仍然采用上一個擬合函數(shù)，并且誤差小于門限值，則可以不進行曲線擬合，而采用上一個擬合函數(shù)。這樣不但大大提高了效率，而且節(jié)省了能源。

基于本文理論研究，以項目為依托，研制了一套便攜式海洋平臺結(jié)構(gòu)振動檢測儀系統(tǒng)，經(jīng)過現(xiàn)場的實際應(yīng)用并調(diào)試，推薦使用ZigBee通信標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee與其他的無線通信標(biāo)準(zhǔn)相比,更適合海洋石油平臺的作業(yè)環(huán)境。其吞吐量較小，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資小，網(wǎng)絡(luò)安全性高，適用于不便于頻繁更換電源的場合，可以使數(shù)據(jù)采集和分析變得方便容易。ZigBee網(wǎng)絡(luò)可用于海洋平臺結(jié)構(gòu)測量的傳感網(wǎng)絡(luò)組建很重要的一點在于它的低功耗、可擴展能力強，其發(fā)射功率僅為0~10dBm；工作在2.4GHz的ISM頻段，工作頻段無需申請許可且與海洋平臺其他通訊設(shè)備頻段無沖突；它的通信距離可達30~300m，具有能量檢測和鏈路質(zhì)量指示能力，可以自動地對自身的發(fā)射功率進行調(diào)整,可以在保證通信鏈路質(zhì)量的前提下最小地消耗能量。網(wǎng)絡(luò)功能是ZigBee最重要的特點，也是與其他無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)不同的地方，ZigBee的主要工作在于負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)機制的建立與管理，并具有自我組態(tài)和自我修復(fù)功能。

2012年1月末，項目組組織相關(guān)研究人員對海洋平臺錦州20-2MUQ在冰激勵荷載下的結(jié)構(gòu)情況進行了現(xiàn)場測量，并對測量數(shù)據(jù)進行了初步分析。從分析結(jié)果來看，至少可以識別出一、二階結(jié)構(gòu)頻率，從而驗證本研究的實用性以及儀器的可靠性，為今后的結(jié)構(gòu)損傷識別奠定了良好的基礎(chǔ)。圖3給出了典型數(shù)據(jù)段的時域波形和頻譜圖。

5結(jié)語

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新型網(wǎng)絡(luò)，從誕生至今，研究者們在諸多方面進行了深入的研究，取得了較大的進展，為實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，而關(guān)鍵技術(shù)的進步必將對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起到?jīng)Q定性的促進作用。本文給出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的幾個發(fā)展方向：

(1)能效問題研究是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的熱點。針對不同應(yīng)用的能效節(jié)點自定位算法、優(yōu)化覆蓋算法、時間同步算法都是值得進一步深入研究的問題，進一步提高網(wǎng)絡(luò)的性能，延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。

(2)在高密度網(wǎng)絡(luò)中，需要大范圍時間同步。時間同步可以減少事件碰撞、能量浪費和統(tǒng)一更新。現(xiàn)有的時間同步方案致力于同步網(wǎng)絡(luò)中的局部節(jié)點時鐘以及較少的能量負(fù)擔(dān)。接下來的研究可以更多地關(guān)注最小化長時間的不確定性誤差，提高精度。

(3)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中布置了大量的節(jié)點，隨著時間發(fā)展會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)壓縮、融合和聚合技術(shù)能有效地減少數(shù)據(jù)傳送量。基于事件的壓縮、融合、聚合方案和連續(xù)時間采集網(wǎng)絡(luò)也是具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域。

(4)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全檢測問題。安全協(xié)議需要能監(jiān)視、檢測，同時應(yīng)對入侵者的攻擊，現(xiàn)有的許多安全協(xié)議多數(shù)是針對網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層的，然而惡意攻擊可能出現(xiàn)在任何層中，不同層的安全檢測是一個值得研究的問題?？鐚拥陌踩珯z測是網(wǎng)絡(luò)安全研究中的又一具有挑戰(zhàn)性的課題。

(5)可擴展性。保證網(wǎng)絡(luò)的可擴展性是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的另一項關(guān)鍵需求。由于能量消耗盡、節(jié)點故障、通信故障等原因，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)常常會發(fā)生變化，如果沒有網(wǎng)絡(luò)的可擴展性保證，網(wǎng)絡(luò)的性能會隨著網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模增加或是隨著時間的推移而顯著降低。

(6)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有著分層的體系結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致各層的優(yōu)化設(shè)計不能保證整個網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計最優(yōu)。將MAC與路由相結(jié)合進行跨層設(shè)計可以有效節(jié)省能量，延長網(wǎng)絡(luò)的壽命。傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量管理、低功耗設(shè)計、時間同步和節(jié)點定位方面也可以結(jié)合海洋石油平臺實際情況，跨層優(yōu)化設(shè)計。

(7)基于我國國情，針對海洋平臺結(jié)構(gòu)安全檢測監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集、信號分析、損傷識別、模型修正、安全評定等環(huán)節(jié)，結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、下一代無線通信技術(shù)、智能控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)盡快提出具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，以及我國海洋平臺結(jié)構(gòu)安全評估方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

20211020_61701773d40a7__無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在海洋平臺結(jié)構(gòu)安全檢測領(lǐng)域的應(yīng)用研究