伴隨“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略的全面實(shí)施，我國(guó)工業(yè)正加速結(jié)構(gòu)調(diào)整，淘汰落后產(chǎn)能，應(yīng)用信息化、智能化手段推進(jìn)工業(yè)化轉(zhuǎn)型升級(jí)的進(jìn)程日益加快，一股機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用熱潮正在到來(lái)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為驅(qū)動(dòng)工業(yè)向網(wǎng)絡(luò)化、智能化升級(jí)的重要引擎，它的出現(xiàn)為突破我國(guó)工業(yè)當(dāng)前所面臨的信息化、智能化發(fā)展瓶頸提供了新的機(jī)遇。由于具有成本低、組網(wǎng)便捷、布置簡(jiǎn)便、嵌入能力強(qiáng)、集成方便等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSNs）已成為各種工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的核心技術(shù)，并將在這場(chǎng)工業(yè)信息化革命中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。在工業(yè)場(chǎng)景中，由于受到規(guī)模巨大、網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)、傳遞時(shí)延、有向傳輸?shù)葍?nèi)在因素以及外部環(huán)境干擾因素的共同作用，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨著十分嚴(yán)峻的工作環(huán)境，其抗毀性問(wèn)題已經(jīng)成為制約工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模化應(yīng)用的主要技術(shù)瓶頸。如何維持無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定可靠運(yùn)行，提升其抗毀性，是國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍關(guān)注的熱點(diǎn)學(xué)術(shù)問(wèn)題。當(dāng)前圍繞工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)抗毀性問(wèn)題，尚有許多關(guān)鍵理論和技術(shù)問(wèn)題有待解決和完善。本書(shū)依據(jù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建流程從四個(gè)方面探討工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)抗毀性能優(yōu)化：①在網(wǎng)絡(luò)初始化階段，通過(guò)對(duì)拓?fù)渑c容量參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化配置，提升網(wǎng)絡(luò)抵御隨機(jī)失效與級(jí)聯(lián)失效的能力；②在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行階段，通過(guò)路由選擇優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的安全可靠傳輸；③在網(wǎng)絡(luò)維護(hù)階段，通過(guò)引入故障檢測(cè)與診斷機(jī)制，解決網(wǎng)絡(luò)因節(jié)點(diǎn)故障狀態(tài)信息缺失所導(dǎo)致的后期維護(hù)難題；④在此基礎(chǔ)上，面向智能工廠中的移動(dòng)智能體設(shè)備，將車(chē)間中的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)集成為一個(gè)數(shù)據(jù)分層傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)合理運(yùn)用移動(dòng)智能體載運(yùn)數(shù)據(jù)來(lái)提高車(chē)間網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸能力和效率，從而進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的抗毀性能。本書(shū)主要的內(nèi)容結(jié)構(gòu)如下：（1）設(shè)計(jì)了一種工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇拓?fù)溲莼瘷C(jī)制。針對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在復(fù)雜工業(yè)環(huán)境下的拓?fù)淇箽�性難題，構(gòu)建了一種分簇?zé)o標(biāo)度局域世界演化模型，使所生成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滟N近真實(shí)工業(yè)情形且容錯(cuò)性能較優(yōu)。基于平均場(chǎng)理論證明了拓?fù)涠确植挤�合冪律分布。考慮數(shù)據(jù)傳輸有向性，構(gòu)造了一種用于評(píng)估網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡程度的有效測(cè)度——有向介數(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵，并基于小世界網(wǎng)絡(luò)理論提出了一種長(zhǎng)程連接布局策略，有效解決了因無(wú)標(biāo)度拓?fù)涠确植籍愘|(zhì)性所引發(fā)的能量空洞問(wèn)題。（2）提出了一種面向級(jí)聯(lián)失效的工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化策略。針對(duì)工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)因遭受數(shù)據(jù)流量沖擊所導(dǎo)致的級(jí)聯(lián)失效問(wèn)題，通過(guò)分析真實(shí)分簇網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)負(fù)載變化規(guī)律，引入感知負(fù)載與中繼負(fù)載概念，構(gòu)建了一種參數(shù)可調(diào)的負(fù)載——容量模型，并分別研究了分簇?zé)o標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)與分簇隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對(duì)級(jí)聯(lián)失效的抗毀性能�；�于容量擴(kuò)充方式，分別給出了擴(kuò)容對(duì)象選擇策略與新增容量分配策略，用于提升網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)失效抗毀性能。（3）設(shè)計(jì)了一種工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)路由算法。考慮工業(yè)場(chǎng)景中的復(fù)雜環(huán)境因素（如溫度、濕度等）對(duì)網(wǎng)絡(luò)路由性能的影響，算法將工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)抽象為人工勢(shì)場(chǎng)，且勢(shì)場(chǎng)受環(huán)境場(chǎng)、能量場(chǎng)與深度場(chǎng)共同作用。通過(guò)構(gòu)建權(quán)重可調(diào)的目標(biāo)場(chǎng)，確保路由在滿(mǎn)足低能耗與低延時(shí)等關(guān)鍵性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，使所建立的不相交多路徑傳輸路由可動(dòng)態(tài)規(guī)避危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域，提升消息路由抗毀性能。（4）提出了工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)與診斷算法。為滿(mǎn)足工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)實(shí)時(shí)故障檢測(cè)與低延時(shí)故障診斷的迫切需求，基于鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集所表現(xiàn)出的趨勢(shì)相關(guān)性，設(shè)計(jì)了一種分布式故障檢測(cè)算法，以消除故障檢測(cè)觸發(fā)時(shí)刻對(duì)檢測(cè)精度的影響。工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)抗毀性關(guān)鍵技術(shù)研究前言（5）提出了一種基于人工免疫理論的故障診斷算法，通過(guò)抗原分類(lèi)、抗體庫(kù)訓(xùn)練、抗體�部乖�匹配等一系列步驟完成故障辨識(shí)。所提算法在具有較高診斷精度的同時(shí)，運(yùn)算耗時(shí)明顯縮短，滿(mǎn)足工業(yè)場(chǎng)景對(duì)服務(wù)低延時(shí)的要求。（6）提出了一種基于移動(dòng)智能體的數(shù)據(jù)分層傳輸方案。在該方案中，傳感器節(jié)點(diǎn)收集到的數(shù)據(jù)首先傳輸?shù)礁浇�的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)節(jié)點(diǎn)，然后將現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)劃分為不同的優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)傳輸?shù)交�站，低�?yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)通過(guò)移動(dòng)智能體傳輸?shù)交�站。該方案可顯著提升現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸效率，并明顯改善傳感器節(jié)點(diǎn)的使用壽命。（7）搭建了工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)抗毀性仿真平臺(tái)，用于測(cè)試所提理論方法。針對(duì)工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)抗毀性仿真平臺(tái)匱乏現(xiàn)狀，結(jié)合工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)性能明顯受環(huán)境因素影響與抗毀性行為受事件驅(qū)動(dòng)等特征，引入部署環(huán)境組件與事件生成器，構(gòu)建了一個(gè)工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)抗毀性仿真平臺(tái)。（8）選取典型工業(yè)場(chǎng)景，搭建了一個(gè)工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，驗(yàn)證了所提理論方法的實(shí)際性能。實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明：所提理論方法能夠有效提升實(shí)際工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的抗毀性能。本書(shū)以解決工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)抗毀性問(wèn)題為目標(biāo)，研究用于提升網(wǎng)絡(luò)抗毀性能的相關(guān)理論與方法，得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（61571336）和湖北省自然科學(xué)基金（2014CFB875）的資助。在全書(shū)內(nèi)容研究與編寫(xiě)過(guò)程中，武漢理工大學(xué)物流與機(jī)器人技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的老師、博士生和碩士生們投入了很大的精力。大家廣泛查閱當(dāng)前工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)特別是工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的國(guó)內(nèi)外最新研究成果，以理論聯(lián)系實(shí)際為準(zhǔn)則，注重所提出理論的創(chuàng)新性與方法的實(shí)用性，使其能夠用于解決實(shí)際工程問(wèn)題。在全書(shū)的編寫(xiě)和訂正過(guò)程中，博士生段瑩和羅云參與了其中重要的工作，并具體撰寫(xiě)了第8章。在本書(shū)的編寫(xiě)和出版過(guò)程中，得到了國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家、學(xué)者的熱情幫助，也得到了華中科技大學(xué)出版社編輯們的大力支持。在此，我們一并致以由衷的感謝。由于時(shí)間緊迫，成稿倉(cāng)促，難免掛一漏萬(wàn)，書(shū)中也難免存在不妥甚至錯(cuò)誤之處，我們誠(chéng)懇地希望各位專(zhuān)家讀者不吝賜教與指正。這將是我們完善研究成果，推進(jìn)工程應(yīng)用的重要途徑，對(duì)此我們表示誠(chéng)摯的感謝。