物聯(lián)網(wǎng)作為下一代信息科技的重要組成部分,已進入“跨界融合、集成創(chuàng)新和規(guī)�；l(fā)展”的關鍵階段。而物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的能量供給問題始終是制約其進一步發(fā)揮潛力、拓展應用場景的障礙。集成了無線充電、能量管理、數(shù)據(jù)感知、網(wǎng)絡通信和分布式計算等功能的可充電物聯(lián)網(wǎng)成為解決該問題的可靠方案,多元的能量來源和高效的能量管理使物聯(lián)網(wǎng)在智慧醫(yī)療、智能家居、智能倉儲、智慧交通等領域有著廣闊的應用前景,受到了學術界和工業(yè)界的高度重視。可充電物聯(lián)網(wǎng)利用多種無線能量收集技術從環(huán)境中獲取能量,從而擺脫電池供電對于網(wǎng)絡壽命、部署成本的約束,并通過能量管理技術實現(xiàn)有限能量的高效利用。設計高效的能量優(yōu)化調(diào)度算法,實現(xiàn)對能量的高效補充和使用,對于提升可充電物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡性能具有重要意義,這一研究方向也因此受到了國內(nèi)外學者的廣泛關注。然而,如何提供穩(wěn)定的無線能量,如何保證超低功耗條件下的數(shù)據(jù)收集效率,如何實現(xiàn)充放電過程的解耦等難點仍亟待解決。本文以可充電物聯(lián)網(wǎng)中能量調(diào)度問題為主要研究內(nèi)容,分別從網(wǎng)絡部署、能量補充優(yōu)化和能量使用優(yōu)化三個維度,設計高效能量調(diào)度機制,從而提升不同應用場景下的網(wǎng)絡整體效用。本文的主要工作和貢獻總結(jié)如下:1.概述了... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２可充電傳感器節(jié)點典型架構(gòu)??

浙江大學博士學位論文?１緒論??（ａ）電磁感應?（ｂ）電磁共振?（ｃ）電磁輻射??圖１－３典型無線充電技術??機、電動牙刷等電子設備的無線充電均基于該原理。無線充電聯(lián)盟（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ?Ｐｏｗｅｒ??Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ，?ＷＰＣ）已經(jīng)聯(lián)合全球主要電子設備生產(chǎn)廠商建立了基于該技術的Ｑｉ標??準，包括諾基亞、三星、蘋果、華為、索尼等均在參與該技術的開發(fā)與標準化。??２．電磁共振。電磁共振是正處于發(fā)展階段的一種空間無線能量傳輸技術。該技術通過將??交流電流分別通過兩個線圈，使他們產(chǎn)生相同頻率的電磁場，并產(chǎn)生磁場共振，以達??到無線充電的目的。由麻省理工學院Ｓｏｌｊａｃｉｃ教授帶領的研究團隊首次利用該技術實??現(xiàn)了無線充電，成功點亮了兩米外的一盞燈泡，并將該系統(tǒng)命名為ＷｉＴｎｃｉｔｙＰ＇電磁??共振的充電原理容易受到線圈尺寸和磁場串擾的影響，還有待進一步提升性能。??３．電磁輻射。電磁波是由交變的電磁場產(chǎn)生的，而電磁波的傳播過程被稱為電磁輻射。??電磁輻射通過能量收集天線接收空間中的電磁波，并將電磁波轉(zhuǎn)換成間斷的直流脈??沖，最后利用斬波電路將該脈沖轉(zhuǎn)換成可被使用和存儲的直流電壓，從而實現(xiàn)能量收??集。由于電磁波的遠距離和輻射式傳播特性，該技術可實現(xiàn)更遠距離和一對多的無線??充電。??上述三種無線充電原理，擁有各自不同的特性，適用于不同的應用場景，現(xiàn)總結(jié)如表１－??１所示。??１．２．２無線充電平臺??目前比較成熟的無線可充電傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)硬件平臺有Ｉｎｔｅｌ公司的Ｗ１ＳＰ平臺、密西??根大學的ＵＭｉｃｈ?Ｍｏｏ平臺以及Ｐｏｗｅｒｃａｓｔ公司的ＰＯＷＥＲＣＡＳＴ平臺。??無線識別與傳感平臺?ＷＩＳＰ?（Ｗｉｒｅ

?二二二?＿?＿?二?■＝?—?Ｉ??可齊申物聯(lián)網(wǎng)＾７＂?＇?｜??能Ｓ５充ｔｔ化１?共享單車無線充電能菩優(yōu)化與系統(tǒng)實現(xiàn)??Ｉ?（第３早）??；?卩：一－：＾?二：二Ｉ??可充電物聯(lián)網(wǎng)?４－：．——■－?、一ｒ?■．?—＿ｔ４—．：?？：?－Ｔ－．??能＊使用芘化Ｉ?節(jié)點工作模式調(diào)度的能量優(yōu)化?基于電池壽命的電動公交優(yōu)化調(diào)度??｜?（第４章）?（第５章）?Ｉ??二．一－—－Ｆ—－－－－＾－１－－－－－－１??ｉ??總結(jié)與展望??（第６章）??圖１－４本文組織結(jié)構(gòu)??２．第３章研究共享單車場景下的無線充電能量補充優(yōu)化問題。共享單車作為物聯(lián)網(wǎng)的??熱門應用場景之一，成為了公共交通重要的組成部分。智能鎖是使共享單車擺脫固定??站點約束，實現(xiàn)靈活停故的核心模塊。如何為其提供穩(wěn)定的能量補充，是提升用戶體??驗、降低系統(tǒng)運營成本的關鍵。本文引入射頻無線充電技術，為共享單車智能鎖提供??充電解決方案。本章首先設計了適配共享單車的無線能量收集節(jié)點，通過將節(jié)點部署??在車籃上以降低充電時的相互干擾，并減少空間占用。進一步，基于貪心機制設計了??能量源調(diào)度算法，通過優(yōu)化調(diào)度能量源充電角度最小化車隊充電時延，并結(jié)合動態(tài)規(guī)??劃思想，將算法擴展到大規(guī)模應用場景。最后通過在商用共享單車系統(tǒng)上進行部署和??實驗，以及基于實際參數(shù)大規(guī)模仿真，證明了該設計的有效性。??３．第４章研究可充電物聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點工作模式調(diào)度的能量優(yōu)化問題。作為可充電物聯(lián)網(wǎng)??的核心組件，由于制造成本的限制，現(xiàn)有商用可充電物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點普遍無法在充電的同??時進行工作。這一硬件設計局限為節(jié)點工作模式調(diào)度帶來了新的挑戰(zhàn)。本文注意到這??一問題，

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種高效有向無線充電器的布置算法[J]. 戴海鵬,陳貴海,徐力杰,劉云淮,吳小兵,何田.  軟件學報. 2015(07)
[2]淺談物聯(lián)網(wǎng)的技術特點及其廣泛應用[J]. 劉陳,景興紅,董鋼.  科學咨詢（科技·管理）. 2011(09)

博士論文
[1]無線可充電傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)分析與優(yōu)化[D]. 舒元超.浙江大學 2015
[2]可充電傳感器網(wǎng)絡能量優(yōu)化研究[D]. 傅凌焜.浙江大學 2015
[3]能量受限的傳感器調(diào)度問題研究[D]. 任祝.浙江大學 2013
[4]無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋理論與資源優(yōu)化研究[D]. 賀詩波.浙江大學 2012

碩士論文
[1]低功耗物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化技術研究[D]. 顧鐵鑰.北京郵電大學 2019
[2]基于射頻能量收集技術的移動充電與感知系統(tǒng)[D]. 陳碩.浙江大學 2018
[3]無線充電傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)及應用[D]. 江發(fā)昌.浙江大學 2012



本文編號：3502137