制造物聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)部署與拓?fù)淇刂苾?yōu)化策略研究
發(fā)布時(shí)間：2017-08-19 14:07
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【摘要】：制造物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Manufacturing Things, IOMT)是將網(wǎng)絡(luò)、嵌入式、RFID、傳感器等技術(shù)相融合。它應(yīng)用于制造過程中，從而達(dá)到產(chǎn)品生產(chǎn)過程中信息的自動(dòng)感知與采集、智能處理與控制的一種新型制造模式。相比于傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò),制造物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加復(fù)雜。針對制造車間復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境和多變的生產(chǎn)工藝流程,這制造物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的感知與傳輸?shù)葞淼膯栴},動(dòng)態(tài)環(huán)境下節(jié)點(diǎn)的部署需要靈活多變,數(shù)據(jù)采集傳輸需要充分考慮能耗問題和可靠性問題。本文主要針對制造車間復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn),著重研究制造物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的節(jié)點(diǎn)部署與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂撇呗?具體內(nèi)容如下：(1)綜合分析制造物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu),并總結(jié)了當(dāng)前所提出的節(jié)點(diǎn)部署和拓?fù)淇刂撇呗?分析他們的優(yōu)點(diǎn)和不足。(2)針對制造物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景復(fù)雜的環(huán)境因素和多變的工藝流程,節(jié)點(diǎn)的部署需要滿足靈活多變性。提出一種混合了魚群算法與虛擬力算法的優(yōu)化感知節(jié)點(diǎn)部署策略,結(jié)合兩種算法各自的優(yōu)勢,能夠較快找到最優(yōu)解并保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)高覆蓋率與網(wǎng)絡(luò)的整體性能。(3)在節(jié)點(diǎn)部署完成之后,充分考慮網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),針對節(jié)點(diǎn)的能耗和負(fù)載問題提出一種基于粒子群算法的負(fù)載均衡多跳分簇拓?fù)淇刂扑惴?平衡網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載,在保證網(wǎng)絡(luò)性能的前提下降低節(jié)點(diǎn)能量消耗,延長整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。最后針對本文所提出的兩個(gè)算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真,與一些經(jīng)典算法進(jìn)行比較,基于魚群與虛擬力混合優(yōu)化的節(jié)點(diǎn)部署策略提高了節(jié)點(diǎn)部署的覆蓋率,并驗(yàn)證了在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目增加的情況下優(yōu)化效果更佳；基于粒子群算法的負(fù)載均衡多跳分簇拓?fù)淇刂撇呗越档土斯?jié)點(diǎn)的能量消耗,并實(shí)現(xiàn)了負(fù)載均衡。
【關(guān)鍵詞】：制造物聯(lián)網(wǎng) 節(jié)點(diǎn)部署 可靠感知 拓?fù)淇刂?/strong>
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.44;TN929.5
【目錄】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-13
- 第一章 緒論13-20
- 1.1 課題的研究背景及意義13-14
- 1.1.1 研究背景13
- 1.1.2 研究意義13-14
- 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
- 1.2.1 制造物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)感知研究現(xiàn)狀14-16
- 1.2.2 區(qū)域節(jié)點(diǎn)部署研究現(xiàn)狀16-17
- 1.2.3 拓?fù)淇刂撇呗袁F(xiàn)狀研究17-18
- 1.3 課題來源及本文主要研究內(nèi)容18
- 1.3.1 課題來源18
- 1.3.2 主要研究內(nèi)容18
- 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)18-20
- 第二章 制造物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)技術(shù)概述20-31
- 2.1 制造物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)模型20-22
- 2.2 制造物聯(lián)網(wǎng)中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)適用性分析22-23
- 2.3 節(jié)點(diǎn)部署技術(shù)研究23-28
- 2.3.1 節(jié)點(diǎn)感知模型23-24
- 2.3.2 節(jié)點(diǎn)部署分類24-27
- 2.3.3 節(jié)點(diǎn)部署策略評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)27-28
- 2.4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂萍夹g(shù)研究28-30
- 2.4.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂萍夹g(shù)概述28-29
- 2.4.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂品椒ǚ诸?/span>29-30
- 2.5 本章小結(jié)30-31
- 第三章 基于魚群與虛擬力混合優(yōu)化的節(jié)點(diǎn)部署策略31-44
- 3.1 節(jié)點(diǎn)部署問題模型31-32
- 3.2 人工魚群算法32-34
- 3.3 虛擬力算法34-39
- 3.3.1 虛擬力算法描述35
- 3.3.2 虛擬力的計(jì)算35-38
- 3.3.3 虛擬力算法流程38-39
- 3.4 魚群與虛擬力混合優(yōu)化節(jié)點(diǎn)部署算法39-42
- 3.4.1 算法原理39-40
- 3.4.2 算法實(shí)現(xiàn)40-41
- 3.4.3 算法流程41-42
- 3.5 本章小結(jié)42-44
- 第四章 制造物聯(lián)網(wǎng)分簇拓?fù)淇刂撇呗?/span>44-55
- 4.1 拓?fù)淇刂撇呗愿攀?/span>44-45
- 4.2 LEACH算法45-47
- 4.2.1 LEACH算法工作流程45-46
- 4.2.2 LEACH協(xié)議在制造物聯(lián)網(wǎng)中的局限性46-47
- 4.3 模型的建立與分析47-48
- 4.3.1 網(wǎng)絡(luò)模型47-48
- 4.3.2 通信能耗模型48
- 4.4 MHCTC-PSO算法48-54
- 4.4.1 簇的劃分49-51
- 4.4.2 簇首的選舉51-52
- 4.4.3 簇間的多跳路由通信52-54
- 4.5 本章小結(jié)54-55
- 第五章 仿真實(shí)驗(yàn)與性能分析55-64
- 5.1 實(shí)驗(yàn)仿真環(huán)境55
- 5.2 基于魚群與虛擬力混合優(yōu)化的節(jié)點(diǎn)部署策略實(shí)驗(yàn)和分析55-59
- 5.2.1 仿真實(shí)驗(yàn)場景設(shè)置55-56
- 5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析56-59
- 5.3 制造物聯(lián)網(wǎng)分簇拓?fù)淇刂撇呗詫?shí)驗(yàn)和分析59-63
- 5.3.1 仿真實(shí)驗(yàn)場景設(shè)置59-60
- 5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析60-63
- 5.4 本章小結(jié)63-64
- 總結(jié)與展望64-66
- 總結(jié)64
- 展望64-66
- 參考文獻(xiàn)66-70
- 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-71
- 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目71-73
- 致謝73
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本文編號(hào)：701125
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