基于能量均衡的无线传感器在配电网的部署算法

为了提高配电通信网的可靠性,针对宽带无线网络覆盖配电网存在信号盲区等问题,给出一种无线传感器延伸覆盖网络模型。考虑到能量、通信距离受限的无线传感器在配电网中采用多跳通信方式,致使与sink相邻的节点能量消耗大,易出现能量空洞问题,提出一种基于能量均衡的无线传感在配电网的部署算法。该算法以网络效率作为优化目标,在已知采集节点数和节点之间距离的前提下,求解出最优中继节点部署方案和各采集节点的传输距离。仿真结果表明,该算法符合配电网中的无线传感器的网络部署要求,能够延长网络生命周期、提高网络效率。     

智能配电网ZigBee无线传感器网络路由机制研究

无线传感器网络应用于智能配电网通信中,在保证无线传感器网络数据通信速度和通信质量的前提下,需建立具有上确界保证的智能配电网通信路由算法。在智能配电网通信无线传感器网络拓扑结构的基础上,建立满足智能配电网通信可靠性要求下的实时性与可靠性路由机制。路由协议具有多跳路由、自动组网等特点,以满足不断变化的网络,为其他具有ZigBee网状拓扑结构的系统提供参考。     

线性WSNs能耗均衡的非均匀网络部署方案

针对线性无线传感器网络中存在能量空洞的问题，给出一种线性无线传感器网络能耗均衡的非均匀网络部署方案。该方案证明了除距离Sink节点最远的子监测区域之外，剩余子监测区域从远到近使其传感器节点数量呈等比递增时可实现网络能耗均衡，同时需随机部署足够数量的中继传感器节点用于转发数据。经实测数据仿真表明，所提方案能有效地解决能量空洞问题，使得线性无线传感器网络可以实现均衡能耗的目的，且能够大大延长网络的寿命，对于提高实际线性无线传感网络的性能具有重要意义。     

链首节点轮换的无线传感器网络路由算法研究

为了进一步降低无线传感器网络数据传输过程的能耗,在深入研究和分析PEGASIS协议及其相关改进算法的基础上,提出了一种能耗均衡的无线传感器网络路由算法(Energy Balance-PEGASIS,EB-PEGASIS)。该算法通过将网络区域划分为若干等宽的子区域,每个子区域内的所有节点形成一个链,由链首节点负责与基站通信。针对链首节点能量消耗太大有可能过早死亡的问题,提出采用链首节点轮换的方法来均衡和降低能量消耗,提高数据传输效率。在MATLAB中实验仿真结果证明,与PEGASIS算法相比,EB-PEGASIS算法将首个节点的死亡时间延长了2.9倍,在降低和均衡能量消耗等方面均具有较好的性能。     

图论在无线传感网络路由协议中的应用研究

为降低无线传感网络节点能耗,延长网络生存时间,将图论最优选址问题用于分簇路由协议设计。依据节点剩余能量,结合图论的中心论算法进行簇头选举,以降低和平衡簇内能耗。依据下一跳簇头的能量消耗情况,使用Dijkstra算法设计最佳路由,确定最佳跳数,以降低数据传输的通信能耗,均衡全网能量。将此算法用于机场助航单灯监控系统,并与AL-CAME和ECOMP协议进行对比,仿真结果表明,此算法网络开销最小,节点剩余能量值远大于其他两种算法,网络能耗分布更为均衡,有效延长了网络的生命周期。     

一种节能高效的无线传感器网络路由优化方法

现有无线传感器网络的迅速发展对其路由协议提出了较多性能评价指标,综合考虑网络能耗、生存期、自适应性等重要因素,提出一种节能高效的无线传感器网络路由优化方法。通过建立无线传感器网络路由优化多指标约束模型,采用基于图论的Dijkstra算法进行路由寻优,得到了满足性能评价指标的网络优化路由,使无线传感器网络寿命更长。仿真结果验证了方法的正确性和有效性。     

WRSNs中无线充电和辅助移动数据收集算法

研究在无线充电设备(WCE)辅助基站进行数据收集情况下,无线可充电传感器网络(WRSNs)中充电和数据收集问题,旨在减少网络中长距离无线传输造成的能量浪费,缓解能量空洞问题。对充电及数据收集过程建模分析,设置用于计算WCE辅助收集数据量的节能系数,利用拉格朗日对偶分解和次梯度算法设计一种WRSNs中无线充电和辅助移动数据收集算法(Wc AMDG),优化节点充电量和路由。仿真实验表明,算法能够有效延长网络寿命、均衡节点能耗、提高网络能量利用率。     

基于能耗均衡的ZigBee温室监控系统分簇路由算法

在ZigBee网络中,传统的路由算法单纯的减少网络的总体能耗,而忽略了网络能耗的不平衡导致局部网络能量的枯竭,导致网络瘫痪的问题。针对这一问题,文中从网络中节点能耗均衡出发提出了一种基于权值机制的非均匀分簇路由算法。实验表明该算法能有效地降低和均衡网络节点能耗,大大延长网络寿命。     

基于LEACH的无线传感器网络簇首选取改进算法

针对无线传感器网络(WSNs)LEACH路由协议中簇首选取不合理和能耗过高等问题,提出了一种基于LEACH的簇首选取改进算法LEACH-M。通过利用ZigBee协议中的分布式地址分配策略,首先计算出各节点的网络地址,然后结合其剩余电能来优化簇首选取阈值。此外,通过在LEACH-M中加入簇首竞争轮换机制,一方面均衡了WSNs的能耗负载,另一方面避免了簇首提前死亡而导致的路由瘫痪。NS-2.35仿真实验表明,在100 m×100 m的小面积监测和300 m×300 m的大面积监测中,所提出的算法最多能够延长33%的网络寿命,降低46%的网络能耗,增加68%的基站数据接收量。     

一种用于无线传感网中节点供电的系统设计

节点的能量消耗是限制无线传感器网络发展的主要因素之一,能量消耗不可避免,如何设计一种高效可循环的能量系统对于促进无线传感器网络发展具有重要的意义。在无线传感器网络节点上采用太阳能自供电技术可以有效地提高传感器节点的使用寿命和降低能耗。通过对比分析,设计出一套基于太阳能发电的无线传感器网络节点的供电系统。经实验测试,该系统具有可靠性高,节能效果好的优点,具有一定的推广价值。     

智能配电网典型应用场景无线传感器网络的组网设计

无线传感器网络因具有低功耗、大规模、低成本等优点,使其在智能配电网中有着广阔的发展前景。无线传感器网络拓扑结构和通信协议种类繁多,但依然存在功耗大、寿命短、信号质量差、传输距离近等问题。针对此问题,首先,设计了配电站房、柱上变压器、箱式变压器三种典型应用场景中无线传感器网络的整体结构,针对智能配电网无线传感器网络寿命短的问题,考虑传感器重要等级和设备健康状态提出了簇头节点的选取与更新策略;其次,针对智能配电网无线传感器网络通信信号质量差的问题,提出了基于433 MHz的智能配电网星型无线传感器网络拓扑结构;最后,完成了智能配电网典型应用场景中无线传感器网络的组网设计。     

应用于变电站自动化系统的无线传感器网络技术

通信技术是变电站自动化赖以实现的关键技术之一。文章根据变电站自动化系统的特点,提出一种基于分簇路由的2层架构变电站自动化系统无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)组网方案,该方案在过程层采用WSN,在间隔层、变电站层采用以太网。文章对该方案具体实施中的传感器节点能量供给、数据融合与分簇路由算法、可靠性与安全技术、WSN接入以太网等关键技术给出了初步解决办法,最后阐述了WSN实际应用于变电站自动化系统需进一步研究的问题。文章提出的有线通信网络与无线通信网络相结合的2层架构组网模式是对变电站自动化系统通信网络的一种有益探索。     

电力物联网建设环境下可充电无线传感器网络能效与路由优化策略

电力物联网的建设可以全方位提高电力系统各个环节信息感知的深度和广度,实时监测和掌控各环节重要设备的运行参数,提升电力系统的分析、预警、自愈及灾害防范能力;传感器件是对电力物联网各环节信息进行深度掌握最关键的环节,然而,复杂的工作环境增加了更换传感器件电池以及人工维护的难度,网络节点供能成为制约电力物联网发展的关键问题;针对此,本文根据电力物联网建设形势下智能巡检的场景特点,选择对具备较强抗电磁环境干扰能力的磁共振充电方式,设计了面向电力物联网的可充电无线传感器网络架构,研究传感器节点的能量管理策略,提出变电站智能巡检场景下可充电WSN的负载均衡路由优化算法,并通过仿真验证在可充电条件下提升无线传感器网络工作寿命的有效性,解决传感器节点能量受限的难题,从而提升传感网络的可靠性和稳定性,为电力智能巡检的开展创造有利条件。     

应急通信中WSN系统模型及性能评价指标体系研究

应急通信环境复杂多变,对无线传感网（WSN）的服务能力提出了更高的要求。为了更好地在应急通信环境中部署和应用WSN,给出了一种适用于应急通信的WSN系统模型,并就网络拓扑、部署方式、感知模型、能耗模型以及覆盖和连通性等进行了说明。在常规网络服务评价指标的基础上,制定了WSN的性能评价指标体系,提出的WSN系统模型和评价指标体系能够较好地反映无线传感网络的特点和应用需求,对实际网络的设计和评价具有一定的指导意义。     

电能质量监测系统中基于蚁群的WSN路由算法研究

针对变电站电能质量监测系统中无线传感器网络存在能量分布不均,消耗过大等不足之处,提出了一种基于蚁群的动态优化路径无线传感器网络路由算法,通过在信息素更新公式中引入路径能量、路由跳数等参数来平衡网络节点能量。通过仿真验证,该算法在降低网络能量消耗方面具有很好的效果。     

电动汽车电池组智能管理及其无线传感器网络路由协议

针对电动汽车智能充换电业务中动力电池组在仓储、配送和充电等环节的信息采集和管理需求,提出了基于无线传感器网络(WSN)和射频识别(RFID)的智能电池组技术,设计了充换电业务的物联网3层架构模型。提出了含智能感知模块的智能电池组管理系统(BMS)结构设计,介绍了充换电站智能电池组全景数据采集实施方法。针对充换电站中仓储及充电位置固定的特点,重点提出了适用于智能电池组的WSN核心路由算法:一种基于虚拟网格的分簇多跳路由协议,从拓扑控制和路由算法两方面给出了协议的框架以及网络分簇、簇头选取、路由维护和数据传输的机制。利用OMNet++仿真工具对协议进行了仿真,证明了所述路由算法能够有效延长智能电池组WSN的生命周期。     

面向用电信息采集的WSN非均匀分簇多跳路由算法

针对传统多跳路由协议的“热区”问题,提出一种面向用电信息采集的WSN非均匀分簇多跳路由算法。算法将网络分为虚拟块,并在簇头路由时考虑节点位置和剩余能量的影响,利用三角模融合算子对基于节点位置的隶属度函数和剩余能量隶属度函数进行融合判决,并根据最大隶属度原则选择父节点,优化路由选择。实验结果表明,改进后的算法显著延长了网络生存时间,同时具有更好的负载平衡程度。将该路由算法应用于用电信息采集系统中,能达到较好的性能。     

基于最小流量的智能配电网WSNs通信模型

为了解决无线传感器网络(WSNs)的规模大、分布广而带宽有限与智能配电网对通信数据实时性和可靠性有上确界之间的矛盾,提出了一种基于最小流量的无线传感器网络路由通信模型。以无线传感器网络链路节点中接收到数据与发送出的数据之间的流量平衡为切入点并结合无线传感器网的通信约束条件以及配电网数据传输的实时性需求,建立了基于最小流量的智能配电网无线传感器网络的路由通信模型。利用庞特里雅金极值的方法构建出所设计智能配电网无线传感器网络通信模型的哈密尔顿函数。利用极值存在的唯一性,从必要性出发判断出无线传感器节点是否在最优路链路径上。并给出了最优控制模型的求解过程。最后对采取所提出的通信模型的延时时间、网络能量消耗、数据传输能力以及数据传输的错误率对比测试。结果表明,所提出的通信模型完全能够满足智能配电网通信需求。     

城市能源互联网功能体系及应用方案设计

北京延庆地区拥有全国最大的微电网群和丰富的可再生能源。依托北京延庆智能电网创新示范区建设工程,分析了延庆地区的新能源基础条件和特征,从能源供给/消费形式、承载能源输送的主要载体、管理决策与公共服务等几个方面阐述了示范区建设内容,构建了能源互联网的应用框架模型,详细阐述了支持广域潮流流动的交直流主动配电网、分层分区的分布式智能调控管理和开放的公共服务模式,探讨了未来的管理和商业模式的探索方法和途径。