基于WSN的污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)拓?fù)淇刂扑惴ㄑ芯?/H1>

發(fā)布時(shí)間：2017-09-02 05:04

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【摘要】：水是人類(lèi)社會(huì)生存和進(jìn)步不可替代的資源與保障。通過(guò)對(duì)城市污水快速高效的處理,不僅可以保障城市穩(wěn)定持續(xù)地供水,也可以使有限的水資源得到循環(huán)利用,達(dá)到生態(tài)環(huán)保的目的。針對(duì)傳統(tǒng)的污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在花費(fèi)造價(jià)高、自動(dòng)化程度低、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不能及時(shí)采集等缺陷,本文提出了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)的污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并重點(diǎn)研究與改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂扑惴�。課題源于陜西省科學(xué)技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目,對(duì)西安市第三污水處理廠污水水質(zhì)實(shí)施監(jiān)測(cè)。在此監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中,高效優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制,既能有效減少傳感器節(jié)點(diǎn)的能耗,也為監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議和路由協(xié)議效率的提高、時(shí)間同步和數(shù)據(jù)融合等方面的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。本文對(duì)多種經(jīng)典拓?fù)淇刂扑惴ㄟM(jìn)行分析對(duì)比,結(jié)合污水監(jiān)測(cè)過(guò)程的性能要求,選擇使用低功耗自適應(yīng)算法(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH)。針對(duì)LEACH算法在簇頭數(shù)目的選擇隨經(jīng)驗(yàn)確定、簇頭節(jié)點(diǎn)等概率隨機(jī)選舉機(jī)制和單跳通信的數(shù)據(jù)傳輸方式三個(gè)方面的不足,提出了一種基于最優(yōu)簇頭數(shù)目、能量和距離及多跳傳輸方式的改進(jìn)LEACH算法。利用MATLAB軟件,通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)分別從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖、網(wǎng)絡(luò)工作壽命和網(wǎng)絡(luò)剩余能量三個(gè)方面對(duì)LEACH算法和改進(jìn)算法進(jìn)行比較分析。仿真得到的結(jié)果表明：相較于LEACH算法,本文提出的改進(jìn)算法對(duì)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,使節(jié)點(diǎn)分簇更加均勻,延遲了死亡節(jié)點(diǎn)的出現(xiàn)時(shí)間,有效降低了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量消耗,增加了污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的使用年限。
【關(guān)鍵詞】：WSN 污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 拓?fù)淇刂?/strong> LEACH算法
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X84
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 課題研究背景8
• 1.2 課題研究目的及意義8-9
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3.1 污水監(jiān)測(cè)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9
• 1.3.2 WSN國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3.3 WSN拓?fù)淇刂茋?guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)安排11-13
• 2 基于WSN的污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述13-20
• 2.1 課題來(lái)源13
• 2.2 基于WSN污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹13-16
• 2.2.1 WSN簡(jiǎn)述13
• 2.2.2 系統(tǒng)整體架構(gòu)13-14
• 2.2.3 水質(zhì)監(jiān)測(cè)參數(shù)14-15
• 2.2.4 傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2.5 協(xié)議棧結(jié)構(gòu)16
• 2.3 基于WSN污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)介紹16-19
• 2.3.1 拓?fù)淇刂?/span>17
• 2.3.2 節(jié)點(diǎn)部署17-18
• 2.3.3 能量調(diào)配18
• 2.3.4 數(shù)據(jù)融合18-19
• 2.3.5 通信協(xié)議19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 3 基于WSN的污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)拓?fù)淇刂扑惴ǚ治?/span>20-28
• 3.1 拓?fù)淇刂茖?duì)污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的意義20-21
• 3.2 WSN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi)21-23
• 3.3 WSN拓?fù)淇刂扑惴ǚ诸?lèi)23-25
• 3.3.1 功率控制算法23-24
• 3.3.2 層次拓?fù)淇刂扑惴?/span>24-25
• 3.3.3 不同拓?fù)淇刂扑惴ǖ谋容^25
• 3.4 面向污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)拓?fù)淇刂扑惴ǖ男阅芤?/span>25-26
• 3.5 污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)拓?fù)淇刂扑惴ǖ倪x用26-27
• 3.6 本章小結(jié)27-28
• 4 LEACH算法面向污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分析與改進(jìn)28-39
• 4.1 能耗模型28
• 4.2 LEACH算法介紹28-31
• 4.2.1 簇的產(chǎn)生時(shí)期29-30
• 4.2.2 穩(wěn)定傳輸階段30-31
• 4.3 LEACH算法分析31
• 4.4 LEACH改進(jìn)算法設(shè)計(jì)思路31-32
• 4.5 LEACH改進(jìn)算法工作步驟32-38
• 4.5.1 最優(yōu)簇頭概率32-34
• 4.5.2 簇頭選取機(jī)制34-36
• 4.5.3 多跳傳輸方式36-38
• 4.6 本章小結(jié)38-39
• 5 算法仿真與結(jié)果分析39-57
• 5.1 仿真環(huán)境介紹39
• 5.2 算法仿真及性能分析39-47
• 5.2.1 比較算法的簇頭分布狀況41-43
• 5.2.2 比較算法的網(wǎng)絡(luò)生存周期43-45
• 5.2.3 比較網(wǎng)絡(luò)的剩余能量45-47
• 5.3 污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用指標(biāo)分析47-56
• 5.3.1 WSN網(wǎng)絡(luò)規(guī)模47-49
• 5.3.2 Sink節(jié)點(diǎn)位置49-51
• 5.3.3 最優(yōu)簇頭數(shù)目51-56
• 5.4 本章小結(jié)56-57
• 6 結(jié)論57-60
• 6.1 總結(jié)57
• 6.2 展望57-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文63-64
• 致謝64-66

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，

本文編號(hào)：776523

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