智能船舶(MaritimeAutonomous Surface Ship,MASS)已被业界认为是未来船舶的发展方向。航行海域中的水文气象环境变化会对MASS的安全航行带来巨大的挑战。因此,针对未来大规模MASS密集航行的近海海域,部署水文气象传感网络意义重大。水文气象传感网络需要及时将海上水文气象信息传输给MASS,为其提供有利的信息技术支撑。因此本文基于水文传感器、气象传感器、浮标、岸基控制中心设计了面向MASS的水文气象传感网络(Hydrometeorological Sensor Networks for MASS,HSNM)架构,围绕HSNM网络部署优化问题展开研究。首先,根据HSNM网络的功能需求,设计了基于树形拓扑的网络结构,源于树形拓扑结构易于扩展,容错性较强,适用于大范围航行海域的组网。海洋设备造价昂贵,并在复杂的海洋环境中布放难度大且存在危险性。因此,需要在网络部署前进行科学合理布局规划,选择网络节点的最佳部署位置,最小化网络部署成本。随后,本文将HSNM网络的部署优化问题(Deployment Optimization Problem,DOP)转化为整数线性规划(Integer Linear Programming,ILP)数学模型,并使用数学优化求解器Gurobi进行求解,获得网络的部署优化方案。针对Gurobi计算时间复杂度随网络规模增大求解效率较低的问题,本文设计基于贪心算法(Greedy Algorithm,GA)的启发式算法(Greedy Heuristic Algorithm,GHA)和基于烟花算法(Fireworks Algorithm,FWA)的启发式算法(Fireworks Heuristic Algorithm,FWHA),对比分析 Gurobi、GHA和FWHA求解的实验结果,可以得出FWHA明显更高效,并且针对Gurobi无法求解的中大规模网络部署场景,FWHA仍然可以获得次优解。最后,设计并实现了 HSNM可视化布局规划决策支持原型系统。该系统包括用户管理模块、地图管理模块、网络部署模块、水文气象模块以及安全路径规划模块,使网络部署结果在地图上直观显示,并且可以显示MASS航行海域环境的水文气象信息,为相关部门提供理论参考和决策依据。本文通过对HSNM网络进行部署优化,最小化网络部署成本的同时扩展了水文气象信息监测范围,不仅使得网络部署更加经济可靠,而且为MASS的安全航行进行网络部署提供了理论依据和技术支持。