發(fā)布時(shí)間：2020-06-29 23:18

【摘要】：由于泥石流災(zāi)害環(huán)境的復(fù)雜性和特殊性,在對(duì)泥石流廣域監(jiān)測方面一直以來都缺少合適的方案。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擁有低功耗,低成本,快速響應(yīng)等特點(diǎn),可恰到好處的運(yùn)用到泥石流的災(zāi)情監(jiān)測當(dāng)中,這對(duì)于保護(hù)坡下居民的人財(cái)安全具有重要意義。然而,在當(dāng)前的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中存在一個(gè)普遍而又重要的問題——節(jié)點(diǎn)如何能夠高效節(jié)能。由于節(jié)點(diǎn)大部分均由電池供電,節(jié)點(diǎn)上集成的各類傳感器耗能比較大,如若讓節(jié)點(diǎn)持續(xù)處于工作狀態(tài),電池能量將在數(shù)日消耗殆盡。這和節(jié)點(diǎn)需在野外工作數(shù)月的要求相背甚遠(yuǎn)。當(dāng)前,對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方案的研究主要分為三個(gè)方法：1.拓?fù)淇刂茀f(xié)議。2.路由控制協(xié)議。3.休眠控制管理。此前學(xué)者研究的側(cè)重點(diǎn)主要在于拓?fù)淇刂茀f(xié)議以及路由控制協(xié)議。而對(duì)于第三種方法休眠控制管理的研究較少。然而,在現(xiàn)如今的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中,傳感器的能耗較之節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)的能耗相差無幾,因此需要對(duì)節(jié)點(diǎn)的休眠控制管理進(jìn)行深入的研究。故本文提出了一種基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測方案,實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的有序休眠,完成節(jié)點(diǎn)能耗的科學(xué)控制的目的。對(duì)節(jié)點(diǎn)的休眠進(jìn)行科學(xué)的管理控制的方案。具體來說它有兩點(diǎn)優(yōu)勢：1)當(dāng)節(jié)點(diǎn)處于睡眠模式當(dāng)中時(shí),節(jié)點(diǎn)的能耗可忽略不計(jì)。故智能系統(tǒng)就讓節(jié)點(diǎn)在工作模式和睡眠模式之間來回切換,周期工作；2)節(jié)點(diǎn)的采樣率將根據(jù)環(huán)境的變化而變化。綜合這兩點(diǎn)優(yōu)勢可使得節(jié)點(diǎn)在需要工作的時(shí)候頻繁工作,在需要節(jié)能的時(shí)候適時(shí)休眠,大大延長了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命且不影響到網(wǎng)絡(luò)的可靠性。由于泥石流爆發(fā)時(shí)監(jiān)測環(huán)境的特殊性,我們并沒有找到合適的低功耗的喚醒傳感器來喚醒睡眠中的節(jié)點(diǎn),所以本文提出采用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測性能來預(yù)測下一時(shí)間點(diǎn)各傳感數(shù)據(jù)的可能性,從而根據(jù)預(yù)測到的數(shù)據(jù)來適時(shí)的調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)的采樣率,達(dá)到延長網(wǎng)絡(luò)壽命的同時(shí)又不削減網(wǎng)絡(luò)可靠性的目的。眾所周知,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即使經(jīng)過多次訓(xùn)練學(xué)習(xí)也將存在誤差,不能十分精確的進(jìn)行預(yù)測,故本文采用收斂時(shí)間與收斂精度都較為優(yōu)秀的粒子群算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。在不過多影響網(wǎng)絡(luò)預(yù)測時(shí)間的前提下,盡可能的提高小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測精度。通過以上解決方案,我們可以使得節(jié)點(diǎn)的壽命延長至1年半以上,同時(shí)也能夠保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)有效可靠。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P642.23;TN929.5;TP212.9
【圖文】：

為了能夠有效地減少泥石流造成的人財(cái)損失，我們必須實(shí)時(shí)的監(jiān)測泥石流易逡逑發(fā)地區(qū)，結(jié)合中長期，短期和臨災(zāi)預(yù)警Ｈ種方案，在泥石流爆發(fā)之前將人員和財(cái)逡逑產(chǎn)轉(zhuǎn)移。目前的泥石流災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)大都致力于中長期或者短期的監(jiān)測預(yù)警。所逡逑Ｗ本文則提出一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)p,臨泥石流爆發(fā)的預(yù)警系統(tǒng)，即著力于災(zāi)逡逑情發(fā)生之前的幾個(gè)小時(shí)。該方案能夠彌補(bǔ)中長期、短期的缺點(diǎn)，并且能夠結(jié)合中逡逑長期和短期優(yōu)勢，減少泥石流所造成的損失。在泥石流即將爆發(fā)前后這段時(shí)間內(nèi)，逡逑止壤內(nèi)部壓力，王壤水分及節(jié)點(diǎn)位移都將發(fā)生明顯的變化。為此我們在節(jié)點(diǎn)上逡逑集成了止壤內(nèi)部壓力傳感器，上壤水分傳感器來感知相關(guān)數(shù)據(jù)的變化達(dá)到監(jiān)測逡逑泥石流動(dòng)態(tài)的目的。逡逑１．２研究意義逡逑無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擁有低成本、低功耗、自組織、易擴(kuò)展等優(yōu)良特點(diǎn)，在軍事、逡逑醫(yī)療、災(zāi)難預(yù)警等各行各業(yè)都得到了相當(dāng)?shù)膽?yīng)用。本篇文章利用了無線傳感器網(wǎng)逡逑絡(luò)的高靈活性，高適應(yīng)性的特點(diǎn)，無需在監(jiān)測區(qū)域安排人力去現(xiàn)場監(jiān)管，只需遠(yuǎn)逡逑

我們?yōu)榱搜娱L節(jié)點(diǎn)的壽命達(dá)到延長整個(gè)系統(tǒng)的壽命的目的，減少節(jié)點(diǎn)逡逑的＂最壞響應(yīng)時(shí)間＂此達(dá)到提高系統(tǒng)的可靠性的目的。所從當(dāng)Ｒ越大之時(shí)，我逡逑們所提出的方案在系統(tǒng)中發(fā)揮的效果越好。圖５－６為Ｈ種不同方案的質(zhì)量比的柱逡逑狀圖。逡逑Ｒ逡逑０．３２５邋邐邋邐－－邋－‘＂－…－…．－一＾邋邋邋邋邋邋邋邋邋￣……－－……－逡逑0．

本文編號(hào)：2734488