考虑动态中继优化的电力线载波路由优化研究

针对当前低压台区计量自动化抄表系统的数据传输可靠性和传输速率难以满足应用需求的问题,研究了低压配网结构拓扑特征,据此提出了一种考虑动态中继优化的电力线载波通信(PLC)路由分级优化方法。首先根据物理网架拓扑通过选择边节中继节点粗略将PLC网络分级,提高PLC网络的初始组网速度,然后在每一级次内采用动态中继搜索算法进行中继动态搜索,综合考虑信道质量和负荷均衡进行中继节点优化,确保组网的可靠性。通过算例仿真验证了所提方法的可行性。     

第二十四章 工业无线网络中继节点部署问题研究

中继节点部署是解决工业无线网络中连通性问题的一种有效的方法。本文首先介绍了由于工业无线网络的特殊性而造成的网络不连通问题,然后介绍了3种具有代表性的中继节点部署算法,最后分析和总结了需要进一步研究的内容。     

网络寿命最优的管道监测传感网节点部署研究

提出一种管道监测传感网中节点的优化部署方案,以降低天然气管道监测网络的节点能耗和延长网络寿命。采用一种新的性能指标——成本寿命作为优化目标,分析网络规模、节点间距以及数据传输结构对优化目标的影响,并建立求解节点部署优化问题的数学模型。模型的求解采用混合遗传算法,利用外点函数法修正不满足约束条件的解,同时把退火选择算子嵌入到实数编码的遗传算法中,增强其搜索能力。理论分析和实验结果表明,该方案不仅能够降低网络的节点能耗,平衡网络负载,而且对网络寿命有益处。     

基于无线传感网及边缘网关的智慧农业大棚监控系统设计

在不断发展的物联网、大数据及云计算等技术的交叉融合下,基于无线传感自组网及边缘网关,应用边缘计算,设计实现了一种智慧农业大棚监控系统。系统设计基于物联网架构,传感层以CC2530芯片为核心分别构建了传感型采集节点和控制型节点;采用正三角形网格的节点部署方案,高质量实现了无线传感网构建。边缘网关以STM32F103ZET6 MCU为核心,一方面负责与无线传感器网络中的各节点进行数据通信,完成边缘计算并对网络中的节点进行管理和控制;另一方面通过WiFi、4G/5G等通信模块进行数据的无线传输,把采集到的数据封装处理打包传输到服务器端,实现边缘网关作为连接传感节点与服务器监控中心的相应功能。应用层通过EMQTT服务器和Node-RED搭建云平台构建,用户可以通过PC端、手机端登录数据处理中心的WEB服务器,实现对物联网设备的控制及环境的监测。     

基于成型分区机制的无线传感网簇路由算法

针对无线传感网络部署中面临的数据分布的非均匀效应突出、节点成簇死板及分区机制困难的难题,该文提出了基于成型分区机制的无线传感网簇路由算法。首先按节点与基站距离进行成型化处理和分区;然后通过距离和耗能指标将不同分区内部的节点完成分簇处理,形成区头节点和簇头节点;最后通过两类节点的有机结合来实现无线传感数据的协作传输。仿真实验表明:与EEVC、LEACH算法相比,该文路由算法更能够有效地减缓网络能量开支,稳定网络的传输性能,提升网络数据的投递水平。     

应用于医院环境监控的物联网系统

对医院环境条件的有效监控是保证患者治疗效果和人身安全的前提条件,为此开发了一个针对医院的基于物联网的室内环境监控和患者意外跌倒侦测的系统。在所提出的系统中,实时收集有关环境温湿度以及患者运行的信息,并将其发送到网关。这些信息在中继到云存储和分析之前在网关中进行预处理和聚合。根据分析结果,做出正确的决定,并自动送回执行机构,以相应地设置医院环境温湿度或发出意外跌倒警报。通过建立并测试了所提出的系统原型,证明该系统设计达到了预期目的。     

利用 Wi-Fi 信道的超低功耗无线传感系统

现有的无线传感系统的传感节点需要主动发射射频电磁波进行数据传输,功耗高;利用反向散射调制的无源无线传感系统需要高成本专用阅读器,应用受限。针对上述问题,本文提出利用Wi-Fi信道的无线传感系统,用反向散射调制将传感数据调制于Wi-Fi设备发射的信号中,影响Wi-Fi信道参数。使用Wi-Fi接收设备获取信道状态信息,通过支持向量机训练识别传感数据的检测器,实现无需专用阅读器的超低功耗无线传感系统。用路由器、无线网卡、传感节点搭建无线温度传感系统,传感节点最高功耗不超过350μW,安装无线网卡的Wi-Fi接收设备可读取传感节点距路由器5 m内,以200 bit/s速率传输的传感数据。该系统为智能家居、可穿戴设备等应用的超低功耗无线传感需求提供了有效解决方案。     

野外地表无线传感网信道传播模型的测定与分析

现阶段对大规模无线传感网的研究主要通过计算机网络仿真,而不是大量测试节点的实际布设进行。但如果仿真假设的底层平台与实际不符,就难以正确评估研究成果的实际性能。而无线传感网的资源受限问题,使得在网络仿真时建立与实际相符的信道传播模型显得更为必要。大量无线传感网的应用都是沿地表布设传感节点,而现有地表低空无线信道传播模型的研究和测试相对缺乏。本文主要针对野外布设环境中,地表低空收发天线的路径损耗模型进行测定,并对测试的结果采用线性拟合的方法进行了分析,从而初步得出有助于研究和设计无线传感网的信道传播特性,并分析了地表低空传播对无线传感网一些设计问题的影响。     

基于正方形网格能量模型的能量均衡策略

延长网络生命周期是无线传感器网络的一个重要的目标。不均衡的能耗在很大程度上影响了网络生命周期。在正方形网格能量模型的基础上,使传感节点以一定的概率直接传输到基站节点或经过中继节点多跳传输到基站,提出基于能量均衡消耗的延长无线传感网络的生命周期的算法,并进行了相关的计算推导。     

无线传感网大空间定位测量算法及精度评估

无线传感网结构参数对移动节点定位精度有重要影响。面对基于无线传感网大空间定位测量过程中的共性问题:测量距离约束和信号覆盖范围约束,提出了一种选择性大空间定位算法。面对移动节点特定的定位空间要求以及定位精度要求,采用蒙特卡罗方法研究了测距误差、信标网络参数配置对移动节点定位精度以及可定位空间的作用关系,提出的仿真算法模式对于设计评估满足一定精度要求的无线传感网络可定位空间探索具有一定的指导意义。