采用自供电无线传感网络的电线安全监测系统

电线故障会引起火灾,对电线温度、电流进行在线监测能预防事故发生。设计了采用自供电无线传感网络的电线安全监测系统,系统由传感节点、中继节点、路由节点、服务器和客户端组成。采用自供电技术解决无线传感网络监测系统中传感节点不能持续供能的问题,对传感节点工作状态进行控制以降低传感节点能耗,传感节点具有体积小、能耗低、不用更换电池等特点。分析自供电条件下,无线传感网络的网络结构,引入中继节点,延伸通信距离。将系统用于电线安全监测,该系统通信可靠、工作时间长、数据实时、人机操作方便,为电线安全的监测提供了技术支持。     

节能感知的无线传感网接入控制与路由优化策略

为降低能耗,延长输电线路监测网络传感器寿命,提出一种新的媒体接入控制与路由联合优化策略。构建无线传感网通信框架,并基于该框架给出一种自适应的簇内调度策略,旨在减少传感器节点的空闲监听,从而降低节点能耗。给出一种按需路由协议,在确保能量等级和信道质量的同时在簇间进行最佳路由选择,基于簇头剩余能量及其到基站的距离,利用非均匀簇技术平衡节点能量分布,延长网络寿命,并构建能耗和延迟模型进行性能评估。实验结果表明,该方案在节能的同时能够显著降低数据传输时延。     

无线传感器网络节点能耗测量及分析

传感网能量高效是无线传感器网络研究中的关键性问题,而对节点能耗的准确测量评估是基础。现有的传感器网络节点能量测试方法,难以满足长时间、细粒度和高精确的测量需求。设计了一款传感器网络节点能耗测量设备,它利用电流采样、高速模拟数字转换芯片和可编程逻辑阵列构成的功耗测量电路实现对节点功能的准确和连续的测量,并对测量结果进行进一步分析。结果表明,该功耗测量设备符合传感网节点的实际运行情况,测量结果为传感器网络节点在线的能耗评估提供了数据依据。     

一种优化WSN节点能耗的自适应多区域分层路由算法

无线传感器网络由传感节点和sink节点构成,传感节点由于采用电池供电,每个节点的能耗均可能影响整个网络的生命周期,因此,研究降低节点能耗、提高节点生存时间的方法具有重要意义.通过研究网络节点能耗均衡方法,以期提高整个网络的生命周期.首先,研究无线传感器网络的生存时间优化模型,然后设计支持生存时间优化的自适应多区域分层路由算法(SARMAL).MATLAB仿真实验表明,对于节点分布较稀疏或监测区域较大的网络,SARMAL算法性能较好,设计的算法可以较好的延长网络生存时间.     

基于事件捕获的无线传感网络节点能耗实时估计

无线传感网络节点能耗的动态估计对于延长网络的寿命非常关键。针对无线传感网络节点的实时能耗估计,以运行TinyOS的MICAz节点作为目标平台,对TinyOS进行了功能扩展,用nesC语言设计了一个基于事件捕获的能耗估计模块。采用数据采集卡对各硬件模块的功耗模型进行了标定,实验结果表明该方法的时间和空间开销较小,估计精度约为4%。     

基于无线传感器网络的能耗监测与数据采集系统

随着无线传感器的广泛应用,其节点能耗监测研究成为传感网研究中的重要课题。传统的节点能耗测量方法都存在一定的不足。本文通过电流采样、差分放大和A/D转换技术对监测电路进行了改革,通过测量可以发现系统的能耗监测连续性和准确性较好,和实际的节点运行状态极为类似,可以用来做传感器网络节点能耗评估研究的数据支持。     

基于半马尔科夫链的无线网络能耗模型的研究

在分析无线传感网络能量消耗特征的基础上,根据无线通信环境和节点的状态转换关系,建立了基于半马尔科夫链的无线传感网络的能耗模型,并通过仿真实验验证得出传感节点实际能耗剩余值与所建模型能耗预估值基本相同,从而说明所建立的能耗模型准确有效,为改变传感节点工作状态、延长传感网络使用寿命提供了可靠的节点能量数据.     

高效无线传感器网络强k-栅栏覆盖节能算法

为了进一步降低监测穿越行为的无线传感器网络强k-栅栏覆盖的能耗,首先证明了强k-栅栏覆盖最小能耗问题是NP难的,进而提出了一个节点感知功率可调的启发式节能算法HARPN。该算法根据栅栏中相邻节点的间距和前向节点的状态制定了4种节点感知半径的计算规则,再根据节点感知半径的大小确定节点的感知功率等级,在保证传感栅栏贯通的前提下,尽可能降低栅栏整体的能耗。理论分析和仿真实验表明,在相同的栅栏波动条件下,HARPN算法的适应性和稳定性更强,网络平均能耗约为Heuristic-2算法的62%,网络的生存期进一步延长。     

异构传感网基于圆环域的簇头混合通信路由算法

簇结构是减少无线传感网能耗的基础,针对经典LEACH协议簇头能耗不均衡的缺点,提出了一种适用于异构传感网中的基于圆环域的簇头混合通信的路由算法LEACH-RMC。该算法通过在监测区划分圆环域确定簇头的等级,簇头采用单、多跳结合通信方式均衡了簇头的能耗。网络中采用固定簇头,节省了普通节点的硬件花费。实验表明,新的算法明显延长了网络的生存期,均衡了簇头的负载。     

Ring-zone-based with cluster-heads＇ hybrid communication routing algorithm for heterogeneous WSNs

簇结构是减少无线传感网能耗的基础,针对经典LEACH协议簇头能耗不均衡的缺点,提出了一种适用于异构传感网中的基于圆环域的簇头混合通信的路由算法LEACH-RMC.该算法通过在监测区划分圆环域确定簇头的等级,簇头采用单、多跳结合通信方式均衡了簇头的能耗.网络中采用固定簇头,节省了普通节点的硬件花费.实验表明,新的算法明显延长了网络的生存期,均衡了簇头的负载.     

一种支持多分辨率查询的数据存储策略

减少空闲侦听是延长无线传感网络生命周期的有效途径。文章分析了无线传感网络在数据处理和数据传输时的能耗问题,提出了一种支持多分辨率查询的数据存储策略。该策略是将指定区域内所有无线传感节点的工作时槽以一种蛇形排列方式进行分配,使各节点周期性地进入睡眠或侦听状态。在任意时刻,有且仅有两个传感节点处于工作状态,既保证了系统的可靠性,又降低了系统的开销。仿真实验表明,该方法减少了空闲侦听,降低了传感器的能耗,有效延长了网络的生命周期。     

能量均衡的无线传感器网络节点路由算法

为了提高无线传感器网络的生存时间,提出一种能量均衡的无线传感器网络节点路由算法。首先利用能量阈值和节点剩余能量将节点归类为2个区域,使得不同区域的节点当选为本轮簇头节点的概率不同,在数据稳定传输阶段,簇头与基站之间采用单跳与多跳相结合的通信方式,最后采用仿真实验测试算法的性能。结果表明,本算法有效提高了网络的能量利用率,能够实现节点之间的能耗均衡,使无线传感器的网络生存时间得到延长。     

一种基于LEACH协议改进的簇间多跳路由协议

为了均衡无线传感器网络的能量消耗,延长网络的生存时间,在研究几种基于均匀分簇和非均匀分簇的路由协议基础上,提出一种基于LEACH协议改进的簇间多跳路由协议。该协议引入能量因子和距离因子修正了LEACH协议的阈值函数。在簇间通信过程,簇头节点与Sink节点之间采用多跳通信方式,簇头与簇头之间形成一条通向Sink节点的优化路径。实验结果表明,相比于LEACH协议和EEUC协议,本文提出的新协议能够有效的均衡网络的能量消耗,延长无线传感器网络的寿命。     

基于节点优先权和兴趣数据筛选的传感器网络分簇算法

无线传感器节点工作时仅由自身携带的电池供电,因此高效控制节点能耗可以延长整个网络生命周期,提高网络整体利用率。针对环境监测类场景,提出了一种基于节点优先权和兴趣数据筛选的分簇算法,该算法同时考虑了节点分布距离和剩余能量,将这两个属性换算成簇头选举的优先权权值。此外,在簇头确定后簇头通过相应的数据筛选方法对每一轮子节点发来的数据进行处理,有选择地将数据传到基站。仿真结果表明,该算法在能量控制方面有较好的表现,明显地延长了网络生命周期。     

无线传感器网络分簇路由协议的研究与应用

无线传感网是由许多具有计算能力的智慧无线节点组成的网络,这些无线传感节点负责收集周边环境的各类数据进行汇总处理,使得人们可以实时获得大量可靠的信息.在无线传感网络中,网络协议设计的主要目的是降低网内节点在通信上的能耗,从而延长网络的工作寿命.本文以分簇路由协议为研究对象,对国内外典型的分簇路由协议进行分析和比较,分析分簇路由协议存在的问题,并预测未来发展的趋势.     

基于LEACH的WSNs分簇优化策略

针对LEACH算法中能量消耗不均匀的缺陷,本文提出了一种改进的路由协议来提高无线传感器网络的能量效率。在簇首选择阶段,引入节点剩余能量和初始能量来调节传感器节点随机数的大小;在成簇阶段,该算法将节点的剩余能量和距离汇聚节点的远近作为成簇的依据,使簇首的分布更加合理;在数据传输阶段,将节点与汇聚节点之间的距离及节点的剩余能量相结合,提出一种单跳与多跳相结合的传输方式,从而减少了能量消耗。仿真实验表明,改进后的算法能够更好的减少能耗,延长无线传感器网络的生命周期。     

基于加权的无线传感器网络优化覆盖算法

针对无线传感器网络探测网络环境的自适应休眠算法(Probing Environment and Adaptive Sleeping,PEAS)在节点调度过程中,存在节点能耗不均衡、网络的生命周期较短的问题,提出一种基于加权的优化覆盖算法。该算法对最小频繁项的目标所对应的传感节点按能量高低进行划分集合,使各集合能够独立覆盖最小频繁项的目标,以达到局部的优化。考虑到传感节点覆盖目标数和剩余能量对无线传感网络生存周期的影响,对边缘未覆盖的目标节点采用加权的方式进行覆盖。仿真结果表明:该算法能够均衡网络节点的能耗,有效地延长了网络的生命周期。     

无线传感器网络分簇路由节能研究

在大规模传感和环境监测中,节约能源延长传感器节点生命已成为无线传感器网络最重要的研究课题之一。提供合理的能源消耗和改善无线网络生命周期的传感器网络系统,必须设计一种新的有效的节能方案和节能路由体系。方案采用一种聚类算法减少无线传感器网络的能量消耗,创建一种cluster-tree分簇路由结构的传感器网络。该方案主要目标是做一个理想的分簇分配,减少传感器节点之间的数据传输距离,降低传感器节点能源消耗,延长寿命。实验结果表明,该方案有效地降低了能源消耗从而延长无线传感器网络生命。     

无线传感器网络中基于骨架的路由协议*

传感器节点能量有限且通常不可补给,有效的路由协议有助于降低网络的能量消耗,延长网络寿命。提出了无线传感器网络中基于骨架的路由协议,在仅利用连接信息的基础上,首先提取出传感器网络的骨架,然后利用骨架对每个传感器节点命名,利用节点名称就可以实现源节点与目标节点间的路由。仿真实验表明了算法的有效性。     

WSN中能耗均衡的非均匀分簇路由算法

针对无线传感器网络中能耗不均衡、生命周期短的问题,提出WSN中能耗均衡的非均匀分簇路由算法。通过改进的K均值算法进行非均匀分簇,引入双簇首减轻簇首通信压力;利用基尼系数衡量簇内节点的能耗均衡性,以动态权值调整影响副簇首竞选的因素;簇间采用单跳和多跳相结合的传输方式,将剩余能量、传输距离、转发次数和节点数作为中继节点选择的依据,均衡簇间传输能耗。仿真结果表明,相比LEACH和EBRAA算法,提出算法能有效均衡节点能耗,延长生命周期和提高吞吐量。