基于休眠/唤醒机制的无线传感器网络存活状态建模与分析

采用休眠机制可以有效降低无线传感器网络的能量消耗,延长网络的生存时间.基于休眠概率与生存期的关系,建立节点休眠/唤醒机制的系统模型,给出无线传感器网络中节点状态间相互转换的2种基本模型,分析休眠概率与休眠轮次对无线传感器网络存活状态的影响.仿真结果表明,随着休眠概率与休眠轮次的增加,网络的生存期得到有效地延长.     

跳时超宽带无线传感网生存期的上界

生存期是跳时超宽带无线传感网的一个关键参数.考虑了由n个随机分布在面积为S圆上的传感节点和一个汇聚节点组成的跳时超宽带无线传感网,利用 Vapnik-Chervonenkis 定理和正六边形棋盘格子覆盖传感区域,推导出了当某个源传感节点发射包含R比特的数据分组通过多跳方式到达汇聚节点时的能量消耗下界.基于能耗与生存期的关系,给出了跳时超宽带无线传感网生存期的上界.研究结果表明,跳时超宽带无线传感网生存期的上界与节点密度n/S的(α-1)/2次方成正比(α为路径损耗指数).因此,大规模密集跳时超宽带传感网更有实用价值.     

基于RBF神经网络的WSN前端网络节点选取算法

为降低无线传感器网络(WSN)的能量消耗和减少节点采集信息冗余,提出一种基于RBF神经网络的WSN前端网络节点选取算法,通过将无线传感网络的分簇路由ERC协议与RBF神经网络联结起来,运用神经网络异或运算对WSN前端节点的选取,使得信息冗余节点休眠,减少网络中节点工作个数,降低节点能量损耗,从而延长网络寿命。经仿真测试,该算法可以有效选择节点,同时还验证了本算法在环境温湿度监测等方面的时效性。     

线型无线传感网低能耗协议设计和分析

为了可靠监控长输管道阴极保护设备的状态,基于线型无线传感器网络建立了远程辅助监控系统,并提出了适合线型无线传感网的低能耗、高可靠协议组.协议组包括数据上行时采用的分簇融合链式多跳协议(CMCH),以及数据下行或报警发布时采用的单步唤醒泛洪协议(SRWF).CMCH协议基于线型无线传感网的能耗特征,在可靠传输的同时控制功率、融合数据以实现节能;SRWF协议在不同频段上利用射频唤醒机制依次启动相关睡眠节点完成信息转发,保证控制或报警信息发布的实时性.在OMNet++仿真平台上模拟了CMCH协议,并且监控系统已部署在某石油长输管道运行了2个月.结果表明,协议关键参数的选择对低能耗实现有重要影响;现场运行的传输可靠性达到了99％;无线传感网节点簇能量消耗相对均衡.     

基于ZigBee技术的远程无线温湿度测控系统的设计

目的 为实现工农业生产中对温湿度参数的远程无线实时测控.方法 采用ZigBee技术的无线传感网络与GPRS网络相结合的体系结构,基于CC2430芯片设计无线传感节点,并开发其软件.结果 通过ZigBee组网,进行测试,该湿温度无线测控系统具有稳定的数据采集和传输质量.结论 提高了系统的灵活性和可扩展性,可作为传感监控网络的后续研究平台.     

基于灰色预测的无线传感网络路由优化算法研究

无线传感网络路由链路节点分布混乱,导致路由算法稳定性降低,提出基于灰色预测的无线传感路由优化算法。构建无线传感器网络路由节点定位模型,实现传感器节点自主链路分层转发控制,构建无线传感节点控制模型,提高路由探测的参数识别能力;采用灰色关联预测方法,建立无线传感网络路由探测模型,根据路由探测结果,获取教务数据采集系统无线传感器网络最优节点密度分布,融合模糊度参数,构建模糊信息调度优化设计模型,定位最优自适应特征信息,实现无线传感网络路由优化设计。仿真结果表明,无线传感网络路由设计的输出稳定性较好,节点定位精度较高,传输时延较小,提高了教务数据采集系统中的无线传感器网络传输和数据分析能力。     

考虑节点能量消耗的无线传感网络平衡路由算法设计

传统方法设计无线传感网络路由中,往往忽略了节点的能量消耗以及不同节点能耗的差异性,导致出现节点分布不均匀、路由平衡度较差、整体开销成本较大、能耗高等问题.为此,提出了考虑节点能量消耗的无线传感网络平衡路由算法.构建节点能耗模型,建立无线传感网络梯度和传感器节点之间的信息素,结合蚁群算法求解整体能耗模型,实现无线传感网络...     

基于最大共享路径的无线传感反应网络路由协议设计

针对无线传感反应网络低功耗路由设计需求,提出了一种基于最大共享路径的无线传感反应网络路由协议设计方案,通过在无线传感反应传感网络结构中,选取无线传感节点以及反应节点,构建一个从事件源到其他反应节点的具备最大共享路径的传播策略.以此在确保无线传感反应网络数据传输的可靠性的前提下,尽可能的降低整个无线传感网络中的能量消耗,仿真测试表明,本文设计的无线传感反应网络路由协议,比传统的贪婪算法传输跳级高5.6％.整个传输网络的平均能量消耗,降低约27.3％.     

ZigBee技术在井下瓦斯浓度监测中的应用

为解决传统煤矿企业井下瓦斯浓度统监测系统维护困难,布线复杂等问题,设计了一种基于JN5121的无线瓦斯监测系统.系统采用瓦斯浓度传感器和ZigBee无线传输系统,使用周期性工作、间隔休眠模式.整个网络采用树型拓扑结构,设置协调器、路由器、采集节点三级结构.系统能够对瓦斯浓度进行有效监测,其结构灵活、扩展性强、低功耗.     

无线传感网络分簇节点节能传输实验模拟分析

为了提高无线传感网络分簇节点节能传输控制能力,提出基于最优节能控制的无线传感网络分簇节点节能传输实验模拟分析方法.构建无线传感网络分簇节点优化部署模型,建立路由均衡控制下的无线传感网络分簇节点节能传输低能耗调度信道模型,采用自适应均衡的路由转发控制协议实现无线传感网络分簇节点节能路由探测协议设计,提取无线传感网络节点传输的相干性特征值,结合模糊特征提取方法进行无线传感网络分簇节点节能传输过程中的最优特征量提取,实现网络分簇节点节能传输的优化控制和自适应均衡调度.仿真结果表明,采用该方法进行网络分簇节点节能传输的自适应能量均衡性较好,数据转发的成功率较高,具有很好的节点数据收发控制和节能传输能力.     

基于TEDS的分布式电学信号测量控制系统设计

基于电子数据表格、CAN总线和Modbus通讯协议设计了一种分布式电学信号测量控制系统。该测控系统由上位机、从节点、总线构成。上位机是测控系统的主节点,实现从节点的管理、测量结果显示以及与用户的交互。从节点采用模块化设计,包括信号处理电路、TEDS信息存储单元、总线通讯接口电路、电源管理电路和AVR单片机,实现了多种电学信号转换和测量、执行器的控制以及与上位机的通讯。TEDS信息存储单元按照IEEE 1451标准规定的方式描述了节点的详细信息、校正模型等核心参数,并可通过标准指令被上位机读取。借助TEDS技术,系统中的从节点支持即插即用,自动识别。目前该测控系统已成功应用于大功率逆变电源设备中,运行稳定可靠。     

风-光复合发电系统的优化设计

文章介绍风 -光复合发电系统优化设计的一般数学模型 ,即以系统投资最小为目标 ,系统性能指标为约束 ,寻找风力发电机、光伏阵列、蓄电池、柴油机、逆变器和负载之间的最佳匹配功率及系统电能的最优管理及控制策略 ,运用该模型对实例进行计算 ,结果表明 ,风 -光复合发电系统的设计绝不是独立光伏发电系统和独立风力发电系统的简单拼凑 ,风 -光复合发电系统与独立光伏系统的优化设计规律存在较大的差异 ,其设计规律值得进一步深入研究。     

具有MPPT功能的光伏系统仿真

光伏发电受制于太阳能电池较低的转换效率,使得其最大功率点的跟踪,成为提高光伏发电效率的关键。通过对太阳能电池等效电路和输出特性的分析以及对最大功率点跟踪原理的研究,利用 Matlab/Simulink,并结合Boost 电路,构建了通用型的光伏系统仿真模型。该仿真模型采用扰动观测法跟踪太阳能电池最大功率,并对太阳能电池在环境温度、日照强度固定及动态变化情况下的最大功率点跟踪进行了仿真测试,测试当两者同时变化时,日照强度变化对太阳能电池输出功率的最大值影响比较大,其中当日照强度增大200,W/m2时其输出最大功率增幅达28%。仿真结果表明,该模型能够准确迅速地对太阳能电池的最大功率点进行跟踪。     

基于光子技术的实时频率测量方法

研究了一种基于光子技术的实时频率测量方法,该方法利用两个级联强度调制器构成光子混频结构.通过理论分析与模拟仿真,设计了光通道与射频通道延时差,以优化测量带宽,同时保证测量精度.由于测量系统对微波信号实现混频后,输出的直流光功率与频率存在对应关系,利用光功率计对直流光功率进行监测,便可实现实时频率测量.该系统未采用光电探测器,极大地降低了系统成本.实验结果表明,在1~6GHz频率下,测量误差低于±0.12GHz.     

自动组合式近似连续控制系统

本文提出一种新的连续-断续自动组合式控制方案,旨在能够大幅度降低一些功率单元可分组的大容量自控系统的初投资。该方案表明:系统可由单一的给定信号控制,可用传统的控制方法设计,组合简便。系统晶闸管的容量尽管大部分可由接触器代替,内部自动协调装置却能使系统输出呈一近似全连续的控制特性,而且会延长接触器的使用寿命。     

一种新型智能可升降太阳能玻璃百叶窗的设计

针对现有高层建筑遮阳普遍存在的效率低、浪费大等问题,设计了一套智能化的新型可升降的太阳能玻璃百叶窗.该设计以玻璃百叶窗为载体,利用太阳能电池片遮阳与发电.同时,对传统玻璃百叶窗进行改进,克服了其无法升降的缺点,使其不仅可以旋转,同时可以自由升降.在控制系统的自动旋转模块上增加最大功率点跟踪系统(MPPT),最大限度利用太阳能.     

一种高性价比的复合太阳能电池发电系统

本文论述了以晶体硅太阳能电池单板和非晶硅太阳能电池单板复合组成高性价比太阳能电池组发电系统，此系统能够很好的平衡转换效率和制造成本．在同等条件下能够比传统的太阳能发电系统制造成本低15％。文章首先简单介绍了太阳能电池研究现状；然后介绍了本系统的组成：随后给出了该系统的理论设计；最后通过实验仿真并分析了该系统的高性价比。     

非对称全双工双向中继系统能效研究

研究了频率非选择性瑞利衰落信道中,具有不对称业务特性的全双工双向中继系统能效问题,其中两个源节点在不同信息发送速率情况下,借助全双工中继节点进行消息的互通。基于解码转发中继策略,在瑞利衰落信道环境下,将能效优化问题转化为一个递进式两阶段优化子问题:首先固定传输时间,优化各个传输节点的发射功率;再对传输时间进行优化,从而给出能效优化问题的闭式解。基于此解,提出一种最小化系统总发射功率的节点功率控制和传输时间分配的联合实现算法,并通过数值仿真实验验证了所提算法的有效性。仿真结果表明:在源节点具有不对称业务情况下,所提算法具有能效性能优势,并随着业务不对称度的提高,能效性能优势越加显著,在强不对称业务情形下,比“仅发射功率控制”算法可节约60 dB总发射功率。     

基于全光纤网络的电力抄表系统

为符合目前电力行业可持续、 智能化的发展趋势, 建设高效、 精准、 可靠性强的用电信息采集系统, 提出了一种将全光纤网络应用于智能电力抄表的解决方案。 在本地主干通讯网络应用塑料光纤作为信号传输 媒介, 在远程信道则采用石英光纤进行大量、 远距离的数据传输, 同时在计量设备和通信节点增设相应的光收 发模块, 使用电信息采集系统全光化。 实验结果表明, 全光集抄方案可将本地主干网络抄读成功率提升至 100% , 平均抄读耗时为 2. 1 s, 系统功耗为 50 mW, 这将给电力行业带来更多的智能化增值功能。     

基于区分服务的802.11 MAC层协议及其性能分析

针对无线ad hoc网络不能提供数据流优先级区分的问题,提出了一种基于IEEE 802.11 MAC协议的改进机制.该机制通过引入新的控制分组,使目的节点可以拒绝接收来自低优先级节点的数据,从而确保了高优先级数据业务的服务质量.还使用马尔科夫链模型对该区分服务机制进行了数学分析与评价,包括饱和吞吐量分析、分组丢弃概率分析和饱和时延分析.数学分析表明,该机制能够使高优先级数据流占用更多的带宽资源,并且降低了高优先级数据流的端到端平均时延和分组丢弃概率.