无线传感网剩余能量监测算法研究

针对现有剩余能量的监测算法对节点进行全局监测,并不具有针对性,使得参与通信的节点数较多,资源浪费,提出了一种改进的剩余能量边界监测方法,此算法通过为节点配备代理节点,采用阈值检测方法,只得到剩余能量值处于用户感兴趣范围内的节点区域边界,相比较全局监测减少了参与通信的节点数。另外,通过多个方向的同时监测,提高了监测的可靠性。实验仿真表明,此算法能够有效得到事件边界,并限制参与通信的节点数,降低了能耗。     

基于方差齐性检验的无线传感网火灾监测

为了提高火灾监测的精确度和预警的及时性,提出基于无线传感网采集数据的方差齐性检验算法。假设无线传感网中各个簇内数据服从正态分布,根据χ2分布检验算法将各个簇的方差进行假设检验,若各个簇的方差相等,则被监测环境正常;若不完全相等,则表明出现了火灾异常数据,通过F分布的方差检验法将相邻簇的方差排序,依次与最小方差进行比较,找到异常簇,从而实现火灾发生区域的定位,提取出异常簇的温度最大值并报警。仿真实验表明,该算法能够及时反映被监测环境的温度变化,同时能精确定位并根据火灾发生的不同时期给予不同的预警或报警。     

基于能量收集的无线传感网MAC接入机制性能分析

该文在IEEE 802.15.4的MAC接入协议基础上,考虑了能量收集情况,提出了一种基于时隙分析的CSMA/CA分析模型。通过Matlab仿真结果表明,在相同的能量收集情况下,网络吞吐量随着占空比的增加而增加,但随着节点数目的增加,吞吐量随之减小;在定范围内,网络吞吐量会随着能量收集的增加而增加。     

无线传感网中基于能量平衡的数据收集树算法

针对实际应用中传感器节点采样频率不同的特点,提出了一种传感网中基于能量平衡的数据收集树算法(an energy balancing and tree-based data gathering algorithm,EBDGA).EBDGA在基站集中式的构建是以本基站为根结点、基于能量平衡的生成树,根据节点的采样频率定制生成树中子节点加入的策略.仿真实验表明,在这种特定的网络模式下,EBDGA比传统的数据收集树算法PEDAP和PEDAP-PA具有更好的能量平衡特性,提升了能量性能.     

无线传感网能量管理技术专利态势分析

针对世界范围内无线传感网能量管理技术,选用德温特世界专利创新索引(Derwent Innovations
Index,DII) 为数据源,分析了该技术领域的专利产出活动态势。采用的分析方法主要有：技术生命周期、词
频分析、共引关联、共词强度、技术功效(应用)矩阵等。根据数据分析结果,探讨了该技术领域的未来发展
趋势。以期为相关技术领域内的研发布局分析、发展政策分析与制定提供参考。     

移动sink传感网低时延数据收集方法

提出一种基于环形线路的低时延数据收集（LDCR）方法,使sink节点沿环形路线移动,减少部分数据分组等待传输的时间,并在sink节点到达停留点时立即发送HELLO消息,使其通信范围内的传感器节点及时发送数据分组.性能分析结果表明：与现有的sink节点使用往复路线的数据收集方法相比,提出的LDCR方法在数据分组平均端到端时延、吞吐量、分组传送成功率和存储空间占用等方面的性能得到整体提升.     

基于压缩感知的无线传感网数据收集研究进展

综述了基于CS的WSN数据收集研究成果,分别从基于矩阵设计、最小化能量和减少延迟等方面进行了分类探索,分析了各类方案的技术思想和优缺点,展望了基于CS的数据收集的发展方向。     

基于能量感知的传感网能量中性分簇路由协议

针对能量获取异构的无线传感器网络节点能量利用效率过低和网络无法保证持久运行问题,提出一种基于能量感知的能量中性分簇路由协议,该协议针对太阳能环境下节点获取能量异构的场景,将改进的天气条件移动加权平均算法引入能量收集预测过程,根据获取能量预测构建能量中性约束,在此约束下构建动态簇头集群机制和自适应时隙分配策略,保证了整个网络在能量获取下的持久运行,通过凸优化得到最优的网络分簇数量,最大化了网络数据吞吐量。通过模糊逻辑选择簇头节点,综合节点剩余能量,获取能量预测和节点相对位置等多种因素,提高了簇头选举的合理性。通过仿真分析,该协议能够保持能量获取下网络持久运行,在网络吞吐量和降低簇失败次数方面的性能具有明显优势。     

森林火灾遥感监测方法适用性研究

遥感应用于森林火灾监测由于其高效性日益受到重视,该文以MODIS和HJ-1B IRS为数据源,探讨了亮温阈值法、关联法和燃料掩膜法对区域性、季节性变化和遥感数据类型的适用性.结果表明,亮温阈值法监测效率和精度高,但受区域气候气象变化、植被类型和遥感传感器类型影响较大;关联法对环境和数据变化的适用性好,但监测效率较亮温阈...     

基于蚁群算法的能量均衡传感网地理信息路由

提出了一种基于蚁群算法的能量均衡传感网地理信息路由算法,用来保证具有生存周期的无线传感器网络能够在不损失其传感能力的情况下,生存更长的时间.实验证明,此算法能够均衡网络中的能量消耗,延长网络生存时间,并能有效提高报文发送成功率,避免拥塞.     

能量收集网络技术研究与发展

能量收集网络(Energy harvesting network,EHN)融合了新能源的优势,为能量受限型网络提供了解决方案,同时实现传统网络的节能减排,为网络的自治与永久运行提供发展前景。针对能量收集网络这一新的研究领域,本文分别从信息论视角、能量收集模型、离线与在线能量规划、无线能量与信息联合传输4个方面综述近年的研究现状与相关结论,旨在为能量收集网络的研究发展提供参考。     

基于压电效应的路面能量收集技术

对基于压电效应的沥青路面能量收集技术的可行性和效率进行探讨.路面中存在应力驱动和振动驱动能.速度为60 km/h的标准轴载对沥青路面深40 mm处所做的功约为0.644 J;实测的沥青路面振动频率约在15 Hz.初步试验表明,一个钹式压电换能器阵列,在0.7 MPa 20 Hz的荷载作用下,可产生超过250 V的电压,能稳定点亮8个LED灯,这验证了压电式路面能量收集技术的可行性.压电换能器性能取决于器件的换能效率、储能能力、疲劳寿命,以及与路面刚度的匹配程度.理论和有限元分析表明,针对路面环境,不同换能器的性能各有差异,换能效率约为5%~30%.直径为32 mm的钹式换能器,在0.7 MPa荷载的作用下,可产生高达97.33 V的电压.若荷载频率为20 Hz,则最多可收集到1.2 mW的电能,潜能可观.     

能量收集无线网络和数据融合技术

正能量收集无线网络(EH-WN)是一种节点自带能量捕获装置的无线网络,能够通过收集环境中的太阳、风、震动、人体热量、电磁波等的能量,将其转化成可用的电能,从而长时间地工作。EH-WN具有诸多新的特征,能够为网络的流动性和永久运行提供合理的解决方案,但是也面临着能量捕获模型构建、系统运行规划、无线能量与信息联合传输的均衡等挑战性问题。基于此,本期邀请广西大学计算机与电子信息学院李陶深教     

基于图像分析的森林火灾监测系统

森林火灾危害大,损失大.由于其覆盖地域辽阔,环境复杂,仅靠直接接触的传感器检测,监测十分困难,几乎不能实现.本文通过远距离图像采集,获得较大范围的观测区域的动态图像,组建嵌入式视频监控系统,实现动态监控.运用动态图像分析和处理技术,获取动态图像报警和控制信号,并实现实时视频图像Internet网上传送.系统响应速度快,低于20ms;控制精度高,动态图像区域小于背景面积的1%;实现了图像检测火灾和烟雾,构成多功能监控,与温度、烟敏传感器复合使用,实现了立体监控,极大地降低误报率.实验证明,系统方案简单,控制效果好,可移置性强,监测范围广.     

基于北斗卫星通信的森林火灾监测系统

森林资源多分布在野外或偏远山区,由于雷击等自然灾害时有发生,而且在大风的作用下,扩展速度极快,所以森林防火必须做到实时监测且快速响应.文章讨论了森林防火监测的设计原理及性能.系统采用模块化结构,主要包括传感器感知模块,主要功能是采集各项火警数据;单片机主控模块,其功能是控制各模块协调工作;北斗卫星通信模块,其主要功能是进行数据传输和通信.感知模块主要是针对火灾发生时产生的烟雾、火焰、发光等物理现象,运用烟雾、温度、光照等快速传感器进行综合监测,根据火灾严重性程度设置从低到高的三级报警模式,有力地提高了报警成功率.北斗通信模块采用GYM2003B北斗RDSS全功能通信模块,主控芯片采用宏晶科技有限公司生产的低功耗、抗干扰能力强的STC89C52RC单片机.实践证明,此系统具有结构简单、监测准确、报警成功率高及成本低等优点.     

基于菌群优化算法优化生产车间传感网能耗

为了降低制造车间传感网能耗,采用基于菌群优化的径向基函数神经网络算法对传感网数据进行融合,去除冗余感知数据并降低数据维度;首先分析传感网节点的分簇及数据传输方式,然后建立基于径向基函数神经网络的生产车间传感网数据融合模型,引入菌群算法,利用菌群算法的趋化、复制和迁徙操作对神经网络的权重进行优化,获得稳定的径向基函数神经...     

水质参数监测无线传感网汇聚节点设计

针对生活及工农业生产用水的安全性、可靠性等要求,需要对水质参数进行有效、实时监测.设计一种新型的集传感器、数据采集及处理、无线通信等技术于一体的水质参数WSN(无线传感网)汇聚节点.采用性能优异的Zigbee芯片CC2530完成所采集的水质参数A/D转换及WSN节点间数据通信;并使用性能优异的ARM7内核的S3C44B0X微处理器对采集的数据做进一步分析处理,通过控制GPRS模块完成数据远程传输.该汇聚节点使用太阳面板发电并对蓄电池充电的设计,解决系统独立能源供应问题,其能源转换控制由S3C44B0X完成;通过移植μC/OS-Ⅱ至S3C44B0X管理汇聚节点的运行.研究结果表明该WSN汇聚节点可长期有效用于野外各种水质参数的监测,性能稳定可靠.     

基于无线传感网的校园空气质量监测系统

为减少户外活动空气污染对身体带来的伤害,提高学生对校园空气质量的实时了解,给出了一种基于无线传感器网络技术的空气质量监测系统的物联网+生态环境的设计方案。方案采用Zig Bee技术搭建无线传感器网络,实现对校园空气中多种气体浓度的监测,通过Linux平台搭建智能网关,把采集到的数据存储到本地数据库并备份到云端存储,编写Android应用软件,使用户可通过手机查看校园空气质量的相关信息。     

基于分簇的变速率无线传感网移动数据收集

为了最大化网络数据收集同时均衡节点能量消耗,研究一类基于分簇的无线传感器网络的移动数据收集方案;其中节点的数据产生速率是变化的,将最大化网络数据收集量建模为一个非线性优化问题,通过对偶分解,分层优化以及梯度下降法获得最优的数据产生速率、链路速率以及汇聚节点停驻时间分配方案。仿真结果表明所提方法在均衡网络能耗和最大化数据收集量方面具有良好的性能。     

基于近似l_0重构算法的传感网数据收集方案

针对无线传感器网络中的数据收集问题,基于压缩感知理论设计并实现了一种高效节能的数据收集方案.数据采集时利用矩阵投影对传感器节点感知的数据进行压缩,数据重构时利用指数函数族对l0范数进行逼近,从而将带约束条件的l0范数最小化问题转化为无约束条件的优化问题,同时还设计了相应的加权函数,从而进一步提高重构算法的收敛速度.实验结果表明:所设计的基于近似l0范数重构算法的传感网数据收集方案在数据收集过程中具有较高的运行效率,其对无线传感器网络的带宽、能量等资源消耗较低;在数据重构过程中能够在适当的重构时间内进一步提高压缩数据的重构成功率.