1.一种面向成本和负载均衡的LoRa电力物联网基站部署方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:根据LoRaWAN网络中电力信息采集业务和端到端业务两种不同的通信方式,考虑跳数和负载均衡两个因素,根据基站的数量、位置以及分簇方式约束建立基站规划模型,具体包括:将无线传感器的部署区域划分为若干网格,每个网格内最多部署1个基站,且基站部署在网格的中心;分析LoRaWAN网络的两种业务在通信过程中各自的跳数限制;根据跳数限制计算出基站覆盖的无线传感器的集合,再根据部署的基站数目计算平均每个基站服务的无线传感器的数目,建立基站部署的负载均衡度计算公式;以最小化基站数量并保证一定程度的负载均衡度为目标,以跳数限制为约束,建立基站的规划模型;利用禁忌搜索算法求解规划的基站模型,得到基站的部署数目和位置,具体包括:确定解空间为网格数L 2 位0/1序列的全部可能值,并选取一串随机生成的L 2 位0/1序列作为初始解;以基站规划数学模型作为评价函数;设与当前解相距k位的解空间的子集为当前解的邻域,其中0<k<L 2 ,从邻域中选择若干个目标值或评价值最佳的邻居作为候选集;从候选集中选评价函数值最小的解作为当前最优解,并放入禁忌表,若当前最优解的评价函数值比全局最优解更小,则更新全局最优解;否则,从候选集中选非禁忌对象对应的最佳状态为新的当前最优解,并放入禁忌表;判断是否满足终止规则,若不满足则返回至计算邻域继续下一轮迭代;若满足则终止迭代,输出计算结果。
2.根据权利要求1所述的面向成本和负载均衡的LoRa电力物联网基站部署方法,其特征在于,所述基站的规划模型形式如下:Minimize(N+σVAR W )s.t.H inter (i)=ho i ≤α,H P2P (p,q)=min{ho p +ho q ,h p,q }≤β其中,N是部署的基站总数,VAR W 表示基站部署的负载均衡度,σ为调节因子,用于消除基站数量和负载均衡因子的数量差别,H inter 表示电力信息采集业务的跳数,H P2P 表示端到端业务的跳数,α表示电力信息采集业务跳数限制,β表示端到端业务跳数限制,h p,q 表示任意两个无线传感器之间的跳数,ho i 表示任意无线传感器到其主基站的跳数,M为无线传感器数量。
3.根据权利要求2所述的面向成本和负载均衡的LoRa电力物联网基站部署方法,其特征在于,所述负载均衡度的计算公式为:其中,AVG W 表示平均每个基站服务的无线传感器的数目, Φ j 表示基站O j 所能覆盖的无线传感器的集合, |Φ j |表示集合中无线传感器数目。
4.根据权利要求1所述的面向成本和负载均衡的LoRa电力物联网基站部署方法,其特征在于,所述邻域的确定方法为:任意选取当前解的k'位作取反运算,其中0<k'≤k,得到的集合作为当前解的邻域。
5.根据权利要求1所述的面向成本和负载均衡的LoRa电力物联网基站部署方法,其特征在于,所述禁忌表的禁忌长度为: 其中|U(f 1 )|为邻域中邻居的个数。
6.根据权利要求1所述的面向成本和负载均衡的LoRa电力物联网基站部署方法,其特征在于,所述终止规则为:当在给定步数内当前最优值没有变化时,终止计算。
7.根据权利要求1所述的面向成本和负载均衡的LoRa电力物联网基站部署方法,其特征在于,还包括步骤:当某个候选禁忌解的适配值优于当前最优解时,无视其禁忌属性,将此候选解作为新的当前最优解,并放入禁忌表。
8.一种面向成本和负载均衡的LoRa电力物联网基站部署装置,其特征在于,所述装置包括:基站规划模型建立模块,用于根据LoRaWAN网络中电力信息采集业务和端到端业务两种不同的通信方式,考虑跳数和负载均衡两个因素,根据基站的数量、位置以及分簇方式约束建立基站规划模型;模型求解模块,用于利用禁忌搜索算法求解规划的基站模型,得到基站的部署数目和位置;其中所述基站规划模型建立模块包括:划分单元,用于将无线传感器的部署区域划分为若干网格,每个网格内最多部署1个基站,且基站部署在网格的中心;分析单元,用于分析LoRaWAN网络的两种业务在通信过程中各自的跳数限制;计算单元,用于根据跳数限制计算出基站覆盖的无线传感器的集合,再根据部署的基站数目计算平均每个基站服务的无线传感器的数目,建立基站部署的负载均衡度计算公式;模型构建单元,用于以最小化基站数量并保证一定程度的负载均衡度为目标,以跳数限制为约束,建立基站的规划模型;其中所述模型求解模块包括:启动单元,用于确定解空间为网格数L 2 位0/1序列的全部可能值,选取一串随机生成的L 2 位0/1序列作为初始解;并确定以基站规划数学模型作为评价函数;邻域单元,设与当前解相距k位的解空间的子集为当前解的邻域,其中0<k<L 2 ,从邻域中选择若干个目标值或评价值最佳的邻居作为候选集;禁忌表单元,用于从候选集中选评价函数值最小的解作为当前最优解,并放入禁忌表,若当前最优解的评价函数值比全局最优解更小,则更新全局最优解;否则,从候选集中选非禁忌对象对应的最佳状态为新的当前最优解,并放入禁忌表;迭代控制单元,用于判断是否满足终止规则,若不满足则返回至计算邻域继续下一轮迭代;若满足则终止迭代,输出计算结果。