發(fā)布時(shí)間：2017-07-02 15:09

  本文關(guān)鍵詞：能量收集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量管理策略研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常被布置在沙漠、森林、大型橋梁等建筑場(chǎng)景完成監(jiān)測(cè)任務(wù)。這些場(chǎng)景下難以對(duì)節(jié)點(diǎn)再充電或者更換電池,而能量又是制約無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能的重要因素,如果能充分利用這些場(chǎng)景下的自然能量,例如收集太陽能、風(fēng)能或者振動(dòng)能量作為傳感器節(jié)點(diǎn)的能量補(bǔ)給,將大幅度延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)的壽命。隨著自然能收集技術(shù)的發(fā)展,已經(jīng)有將太陽能或者振動(dòng)能量用于節(jié)點(diǎn)充電的設(shè)計(jì),但是自然能具有很強(qiáng)的隨機(jī)性,需要一種適應(yīng)能量補(bǔ)給的策略讓節(jié)點(diǎn)合理的調(diào)度任務(wù)和完成周期休眠。節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)感知數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),研究一種適應(yīng)能量收集傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議對(duì)于減少網(wǎng)絡(luò)能耗和均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載至關(guān)重要。針對(duì)自然能量的時(shí)空隨機(jī)性,研究一類以歷史數(shù)據(jù)加權(quán)的自然能到達(dá)值預(yù)測(cè)方法,并在此基礎(chǔ)上提出一種適應(yīng)能量收集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分簇路由算法PEHC。利用歷史數(shù)據(jù)加權(quán),在每輪簇頭選擇前預(yù)測(cè)本輪將要到達(dá)的自然能多少,能量預(yù)測(cè)值大且剩余能量多的節(jié)點(diǎn)成為簇頭的概率更大。成簇階段,非簇頭節(jié)點(diǎn)選擇通信代價(jià)最小的簇頭加入,使得網(wǎng)絡(luò)負(fù)載盡量均勻分布到每個(gè)節(jié)點(diǎn)。MATLAB仿真結(jié)果表明：算法能夠感知節(jié)點(diǎn)的能量收集情況,使得網(wǎng)絡(luò)負(fù)載分布更均衡,在能量補(bǔ)給不足時(shí)延緩節(jié)點(diǎn)失效時(shí)間,使得休眠節(jié)點(diǎn)的數(shù)量更少。為了進(jìn)一步驗(yàn)證上述算法的性能,在物聯(lián)網(wǎng)建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)項(xiàng)目研究背景下設(shè)計(jì)了太陽能收集傳感器網(wǎng)絡(luò)。太陽能節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)支持低功耗、能量收集和能量調(diào)度。軟件方面,可配置的休眠采樣機(jī)制提高了采集效率,基于預(yù)測(cè)的占空比優(yōu)化設(shè)計(jì)提高了太陽能利用效率。以上工作為能量收集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)提供了實(shí)踐性的思路。
【關(guān)鍵詞】：能量收集 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 自然能預(yù)測(cè) 分簇路由 太陽能收集
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 緒論14-19
• 1.1 研究背景及意義14-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)18-19
• 第二章 能量收集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)19-31
• 2.1 能量收集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述19-22
• 2.1.1 能量收集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)19-21
• 2.1.2 能量收集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用21-22
• 2.2 自然能收集技術(shù)22-26
• 2.2.1 太陽能收集原理22-24
• 2.2.2 振動(dòng)能收集原理24-25
• 2.2.3 風(fēng)能收集原理25-26
• 2.2.4 熱能收集原理26
• 2.3 EH-WSN節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)26-30
• 2.3.1 需求分析27-28
• 2.3.2 電源設(shè)計(jì)28
• 2.3.3 低功耗設(shè)計(jì)28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 能量到達(dá)模型與自然能量預(yù)測(cè)方法研究31-39
• 3.1 能量到達(dá)模型31-34
• 3.1.1 太陽能量到達(dá)模型32-34
• 3.1.2 振動(dòng)能量到達(dá)模型34
• 3.2 自然能預(yù)測(cè)理論34-37
• 3.3 本章小結(jié)37-39
• 第四章 能量收集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由算法研究39-50
• 4.1 問題描述39-40
• 4.2 簇頭選擇過程40-41
• 4.3 非簇頭節(jié)點(diǎn)入簇過程41-43
• 4.4 算法驗(yàn)證43-49
• 4.4.1 仿真工具與仿真參數(shù)43-46
• 4.4.2 短期工作仿真結(jié)果與分析46
• 4.4.3 長(zhǎng)期工作仿真結(jié)果與分析46-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第五章 建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)踐50-58
• 5.1 系統(tǒng)概述50-51
• 5.2 太陽能收集節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)51-54
• 5.2.1 供電設(shè)計(jì)51-53
• 5.2.2 節(jié)點(diǎn)功能設(shè)計(jì)53-54
• 5.3 可配置的數(shù)據(jù)采集策略54-55
• 5.4 基于預(yù)測(cè)的占空比調(diào)節(jié)機(jī)制55-57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 總結(jié)58
• 6.2 展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況64-65

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李德孚;;我國(guó)中小型風(fēng)力發(fā)電行業(yè)發(fā)展概況[J];農(nóng)業(yè)工程技術(shù)(新能源產(chǎn)業(yè));2014年06期

  本文關(guān)鍵詞：能量收集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量管理策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：510393