伴隨“中國制造2025”戰(zhàn)略的全面實施，我國工業(yè)正加速結構調(diào)整，淘汰落后產(chǎn)能，應用信息化、智能化手段推進工業(yè)化轉型升級的進程日益加快，一股機器人技術應用熱潮正在到來。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為驅動工業(yè)向網(wǎng)絡化、智能化升級的重要引擎，它的出現(xiàn)為突破我國工業(yè)當前所面臨的信息化、智能化發(fā)展瓶頸提供了新的機遇。由于具有成本低、組網(wǎng)便捷、布置簡便、嵌入能力強、集成方便等優(yōu)點，無線傳感器網(wǎng)絡（WSNs）已成為各種工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用中的核心技術，并將在這場工業(yè)信息化革命中發(fā)揮至關重要的作用。在工業(yè)場景中，由于受到規(guī)模巨大、網(wǎng)絡異構、傳遞時延、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，無線傳感器網(wǎng)絡面臨著十分嚴峻的工作環(huán)境，其抗毀性問題已經(jīng)成為制約工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模化應用的主要技術瓶頸。如何維持無線傳感器網(wǎng)絡長時間穩(wěn)定可靠運行，提升其抗毀性，是國內(nèi)外學者普遍關注的熱點學術問題。當前圍繞工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡抗毀性問題，尚有許多關鍵理論和技術問題有待解決和完善。本書依據(jù)網(wǎng)絡構建流程從四個方面探討工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡抗毀性能優(yōu)化：①在網(wǎng)絡初始化階段，通過對拓撲與容量參數(shù)進行優(yōu)化配置，提升網(wǎng)絡抵御隨機失效與級聯(lián)失效的能力；②在網(wǎng)絡運行階段，通過路由選擇優(yōu)化，實現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的安全可靠傳輸；③在網(wǎng)絡維護階段，通過引入故障檢測與診斷機制，解決網(wǎng)絡因節(jié)點故障狀態(tài)信息缺失所導致的后期維護難題；④在此基礎上，面向智能工廠中的移動智能體設備，將車間中的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡和無線傳感器網(wǎng)絡集成為一個數(shù)據(jù)分層傳輸網(wǎng)絡，通過合理運用移動智能體載運數(shù)據(jù)來提高車間網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸能力和效率，從而進一步提高網(wǎng)絡的抗毀性能。本書主要的內(nèi)容結構如下：（1）設計了一種工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡分簇拓撲演化機制。針對無線傳感器網(wǎng)絡在復雜工業(yè)環(huán)境下的拓撲抗毀性難題，構建了一種分簇無標度局域世界演化模型，使所生成的網(wǎng)絡拓撲貼近真實工業(yè)情形且容錯性能較優(yōu)。基于平均場理論證明了拓撲度分布符合冪律分布�？紤]數(shù)據(jù)傳輸有向性，構造了一種用于評估網(wǎng)絡負載均衡程度的有效測度——有向介數(shù)網(wǎng)絡結構熵，并基于小世界網(wǎng)絡理論提出了一種長程連接布局策略，有效解決了因無標度拓撲度分布異質(zhì)性所引發(fā)的能量空洞問題。（2）提出了一種面向級聯(lián)失效的工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡容量優(yōu)化策略。針對工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡因遭受數(shù)據(jù)流量沖擊所導致的級聯(lián)失效問題，通過分析真實分簇網(wǎng)絡動態(tài)負載變化規(guī)律，引入感知負載與中繼負載概念，構建了一種參數(shù)可調(diào)的負載——容量模型，并分別研究了分簇無標度網(wǎng)絡與分簇隨機網(wǎng)絡應對級聯(lián)失效的抗毀性能。基于容量擴充方式，分別給出了擴容對象選擇策略與新增容量分配策略，用于提升網(wǎng)絡級聯(lián)失效抗毀性能。（3）設計了一種工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡容錯路由算法。考慮工業(yè)場景中的復雜環(huán)境因素（如溫度、濕度等）對網(wǎng)絡路由性能的影響，算法將工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡抽象為人工勢場，且勢場受環(huán)境場、能量場與深度場共同作用。通過構建權重可調(diào)的目標場，確保路由在滿足低能耗與低延時等關鍵性能指標的基礎上，使所建立的不相交多路徑傳輸路由可動態(tài)規(guī)避危險環(huán)境區(qū)域，提升消息路由抗毀性能。（4）提出了工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡故障檢測與診斷算法。為滿足工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡對實時故障檢測與低延時故障診斷的迫切需求，基于鄰近傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)采集所表現(xiàn)出的趨勢相關性，設計了一種分布式故障檢測算法，以消除故障檢測觸發(fā)時刻對檢測精度的影響。工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡抗毀性關鍵技術研究前言（5）提出了一種基于人工免疫理論的故障診斷算法，通過抗原分類、抗體庫訓練、抗體�部乖�匹配等一系列步驟完成故障辨識。所提算法在具有較高診斷精度的同時，運算耗時明顯縮短，滿足工業(yè)場景對服務低延時的要求。（6）提出了一種基于移動智能體的數(shù)據(jù)分層傳輸方案。在該方案中，傳感器節(jié)點收集到的數(shù)據(jù)首先傳輸?shù)礁浇�的現(xiàn)場總線節(jié)點，然后將現(xiàn)場總線節(jié)點中的數(shù)據(jù)劃分為不同的優(yōu)先級，高優(yōu)先級數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線傳輸?shù)交�站，低�?yōu)先級數(shù)據(jù)通過移動智能體傳輸?shù)交�站。該方案可顯著提升現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)傳輸效率，并明顯改善傳感器節(jié)點的使用壽命。（7）搭建了工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡抗毀性仿真平臺，用于測試所提理論方法。針對工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡抗毀性仿真平臺匱乏現(xiàn)狀，結合工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡性能明顯受環(huán)境因素影響與抗毀性行為受事件驅動等特征，引入部署環(huán)境組件與事件生成器，構建了一個工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡抗毀性仿真平臺。（8）選取典型工業(yè)場景，搭建了一個工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡實驗系統(tǒng)，驗證了所提理論方法的實際性能。實際測試結果表明：所提理論方法能夠有效提升實際工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)的抗毀性能。本書以解決工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡抗毀性問題為目標，研究用于提升網(wǎng)絡抗毀性能的相關理論與方法，得到了國家自然科學基金（61571336）和湖北省自然科學基金（2014CFB875）的資助。在全書內(nèi)容研究與編寫過程中，武漢理工大學物流與機器人技術實驗室的老師、博士生和碩士生們投入了很大的精力。大家廣泛查閱當前工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)特別是工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡的國內(nèi)外最新研究成果，以理論聯(lián)系實際為準則，注重所提出理論的創(chuàng)新性與方法的實用性，使其能夠用于解決實際工程問題。在全書的編寫和訂正過程中，博士生段瑩和羅云參與了其中重要的工作，并具體撰寫了第8章。在本書的編寫和出版過程中，得到了國內(nèi)外許多專家、學者的熱情幫助，也得到了華中科技大學出版社編輯們的大力支持。在此，我們一并致以由衷的感謝。由于時間緊迫，成稿倉促，難免掛一漏萬，書中也難免存在不妥甚至錯誤之處，我們誠懇地希望各位專家讀者不吝賜教與指正。這將是我們完善研究成果，推進工程應用的重要途徑，對此我們表示誠摯的感謝。