由于水下传感网络的高时延、低带宽和高能耗等特性，建立路由协议仍存在挑战。为此，提出基于拓扑感知的水下传感网络路由(TAR)。TAR路由先通过交互Beacon包，使每个节点获取网络拓扑信息，并建立邻居信息表。再依据节点剩余能量和链路的可靠性，择优选择下一跳转发节点，进而提高路由的稳定性，平衡节点间能耗。仿真结果表明，提出的TAR路由增强了路由稳定性，并减少了节点的能耗。

为了降低水下无线传感网 (UWSN)中数据收集的能耗和保证实时性，提出一种基于压缩感知的移动数据收集方案。以分布式能量均衡非均匀分簇(DEBUC)协议和压缩感知理论为基础，簇内节点依据设计的稀疏测量矩阵决定是否参与压缩采样，并将获得的测量值传输至簇头。然后，通过自主式水下潜器 (AUV)的移动来收集各个簇头上的数据到数据中心，该问题被建模为基于信息质量最大化的旅行商问题 (TSP)，并提出近似算法进行求解。仿真实验结果表明，相比于已有的水下移动数据收集算法，本文方案在保证数据收集可靠性的同时，缩短了数据收集延时，延长了网络寿命。

为了改善无线传感网(WSN)的数据传输汇聚能力，提出了基于稀疏密集阵传输机制的WSN数据传输汇聚算法。引入核生成函数，设计了一种新的传输矩阵，将簇头节点与sink节点之间连通程度及负载程度进行量化，以提升簇头节点传输效果的评估能力；采用特征向量按列排序并结合卷积算法降低簇头节点传输值，以有效减少簇头节点负载；采用树分解模式搜寻可用哈密尔顿回路，构建了基于路径分解优化机制的汇聚稳定方法；通过使用哈密尔顿寻址来优化叶子节点与根节点之间的数据链路，以增强簇头节点覆盖能力与提高数据传输过程的稳定性能。仿真实验表明，与当前常用的基于阈值筛选模糊分簇的WSN数据稳定汇聚算法和面向医疗应用的无线传感器网络多径数据传输方法相比，所提算法具有更为集中的传输报文集中度，以及更高的传输链路抖动控制能力和网络汇聚带宽。

水下传感网络是开发水域环境的有效技术手段. 但在水下环境传输数据，信号衰减快，通信链路质量差，降低了数据包传递率. 提出基于链路质量和位置的协作(LQLC)路由. LQLC路由引用协作路由思想，利用链路质量和节点能量信息，构建候选转发节点集；再从候选转发节点集中选择具有最优链路质量的节点作为转发节点；最后在候选转发节点集中选择离转发节点最近的节点作为协作节点. 仿真结果表明，提出的LQLC路由提高了数据包传递率.

针对无线传感网预覆盖过程中存在覆盖盲区以及数据频繁重传而导致的节点覆盖抑制现象, 提出了一种基于拨备满足模型的无线传感网网络覆盖算法。设计一种新的无线传感网节点覆盖模型, 并构建覆盖指数、覆盖强度、覆盖均衡评估系数等评估维度, 快速评估节点覆盖质量。再计算覆盖均衡评估系数, 并采用拨备模型优化覆盖质量, 确定覆盖性能优越的备用工作节点。随后, 基于覆盖相似性原则评估工作节点覆盖性能, 设计了节点首次覆盖评估方法, 按节点移动路径依次评估覆盖指数统计均值, 并根据目标节点进入覆盖区域的先后, 逐次激活性能最佳的工作节点进行监测。仿真实验表明：与当前无线传感网常数节点覆盖方案相比, 所提方案具有更高的网络覆盖率、更短的覆盖启动时间和更少的工作节点数目。

利用光纤布拉格光栅(FBG)构建大型传感网络时,在相同带宽的条件下,为了增加传感器的数量,会尽可能多地写入光纤光栅,因此将导致部分光谱发生重叠,使FBG中心波长识别困难,解调精度降低。为此,提出一种改进粒子群优化(PSO)算法,以提高中心波长的识别精度。结合光谱形状复用技术构建重叠光谱模型,搭建温度实验系统来获取重叠光谱信号,并对PSO算法中的权重因子和学习因子进行了改进,利用所提算法对重叠光谱模型参数进行优化,并将其与6种优化算法进行对比。仿真与实验结果表明,所提算法与对比算法相比,具有收敛速度快、运行时间短、波长识别精度高的特点,且波长解调误差均小于1 pm,验证了算法的有效性和可行性。

充分利用光纤光栅传感网络的频域和时域资源, 综合考虑了光栅传感环境特点、传感点铺设和维护等因素, 提出了一种新型的基于粗时分复用的TDM/WDM光纤传感网络设计方案。先按时分复用方式将光纤传感环境划分成不同时延的传感域, 再将域内传感点按波分复用方式进行波分复用, 并结合网络拓扑结构分析了网络中的影响测量结果的主要因素。方案引入了传感域和时延容差概念, 可以放宽对传感点精确位置的要求, 可对传感网进行分域管理, 便于替换死亡的传感器, 更加方便、简洁地实现大容量光纤光栅传感系统, 可依据器件具体情况灵活分配传感域内域外的传感器复用数, 使每个传感单元的传感成本显著降低。

针对传统粒子群算法容易陷入早熟陷阱而导致无线传感网络(WSN)的覆盖优化效果欠佳的现象，提出一种引入种子杂交策略的粒子群优化(PSO)改进算法。通过将前期的PSO 算法寻优与后期的种子杂交策略相结合，从而完成覆盖性能的优化。综合理论分析与实验仿真可知，相比于其他算法，本文算法改善了覆盖率与RD 指标，在改善网络覆盖性能方面具有一定优势。

针对无线传感网拓扑结构的动态特性和目标协同定位的准确性, 通过对网络节点特性、网络模型和无线信道传输模型进行需求分析, 给出若干相关定义和数学模型, 并在此基础上提出了一种具有容错性的传感网协同环境下的目标检测和定位策略, 由目标区域监测、目标监测定位和基站通信定位3个阶段组成。该方法的基本原理是所有传感节点通过判断接收目标信息的强度来确定观测值, 在此基础上通过与其他节点进行通信, 取观测平均值为本区域的观测值, 从而筛选出合格和优秀传感节点与基站传感节点通信, 最后由基站和通用两类传感节点协作完成对检测目标位置的准确定位, 具有容错性能好、定位准确度高等特点。仿真结果从容错能力评价、定位准确度等方面验证了所提方法的正确性和有效性。

土石坝在使用过程中由于受荷载的长期效应、材料老化和环境侵蚀等自然因素的影响, 大坝会受到损伤。为了有效地监测土石坝的健康状况和对其发生的结构损伤进行识别以及进一步对土石坝寿命进行预测, 建立完善的土石坝结构监测系统是十分必要的。依据物联网分层思想, 采用全光纤传输技术, 通过以FBG传感器作为检测单元实现对土石坝裂缝、渗压等重要数据的采集、监测和处理, 开发了基于光纤光栅传感网的土石坝监测系统。实际应用表明, 该系统可实时呈现土石坝运行状况的关键参数信息, 为工程除险加固和对大坝整体使用情况的了解起到了辅助作用。