基于无线传感网络的井下定位系统设计与实现

针对传统定位系统井下定位精度低的问题,设计了一种基于无线传感网络的井下定位系统。系统硬件利用无线传感网络,优化了传感器与控制器;系统软件在IAR EW8051环境内开发,利用质心定位算法,实现井下人员位置的精准获取。通过实验分析的方式,确定基于无线传感网络定位系统的有效性,进行井下定位工作时,具备较高的定位精度。     

金属矿开采中的无线传感器容错路由机制

构建金属矿开采的无线传感网器网络矿内各种实时信息的采集和传输,设计无线传感器网络容错路由机制,改善金属矿开采中的无线传感器网络的通信质量,降低误码率。提出一种基于能量过载节点自适应定位的无线传感器容错路由机制。构建金属矿开采中的无线传感器网络结构模型,进行路由算法设计。仿真结果表明,采用该路由机制具有较好的数据收发容错性能,降低数据传输的误比特率,改善通信质量。     

大型工业炉群能耗监测系统研究

结合工业炉群自身特点与能耗分布特性对大型工业炉群能耗监测系统进行研究,包括能耗无线计量网络以及能耗数据远程传输网络。建立一套规范化的工业炉能耗监测管理系统,实现工业炉运行状态能耗的实时监测、动态预警和节能降耗。     

矿井通风能耗监控的无线传感器网络设计

传统的矿井通风能耗监控设施的无线传感器网络传输速度慢,因此设计一种矿井通风耗能监控的无线传感器网络。引入三维传输技术,有效的增加传输路径,设计路由协议,实现了传输路径最短距离优先,通过优化协调器,保证传输信息的准确性。为了验证设计的矿井通风能耗监控的无线传感器网络的有效性,设计仿真实验,实验结果表明设计的无线传感器网络的传输速度高于传统方法。     

高温合金离心铸造生产过程能源管理系统设计及实现

为提高离心铸造企业的能源管理水平和能源利用效率,对高温合金离心铸造生产过程进行能源管理系统的设计研究。通过分析高温合金离心铸造生产过程的能耗特点,提出数据采集、数据存储、数据分析及数据应用的4层架构的能源管理系统。在对所需采集的数据进行分析的基础上,提出相应的能耗数据采集硬件配置方案和实时数据采集方案。同时,开展了熔炼炉单位耗能分析、关键工序能耗平衡分析等,提出相应的能耗数据节能优化方案。在此基础上,对能源管理系统的功能架构进行设计,并基于B/S功能架构对能源管理系统进行开发及应用,实现了高温合金离心铸造生产过程数据的采集、监测和能耗优化。     

利用电能计量与信息网络实时计算产品的能源成本

单位产品的能耗计算是能源成本计算的基础。以钢铁企业的主要产品热轧板卷为例,单卷热轧板卷的制造成本其主要变动部分是能源成本,轧制过程的电能消耗随产品规格的不同而变动。利用供配电系统的电能计量与信息网络的大数据条件,设计能耗计算模型,在单卷产品下线时同步完成单卷的能源成本计算。     

大数据背景下冶金企业能源生产管控路径研究

为了降低冶金生产的能源消耗量,在大数据背景下提出一种冶金企业能源生产管控路径设计方法。利用冶金管控路径中线,建立虚拟路径漫游网络,设置路径节点和虚拟边,建立多渠道输送路径,基于网络结构和网络大数据功能,确立具体管控路径网络数据结构,制备尾缀匹配表和对应节点记录格式,通过原始节点虚拟化,进行冶金能源管控路径虚拟网络赋值,完成管控路径设计。实验研究表明,设计的能源生产管控路径与传统路径相比,固定产量条件下,资源消耗量减少22%,可以有效减少冶金能源。     

能源计量GPRS无线数据采集系统开发和应用

本文介绍了GPRS无线技术在能源计量数据采集方面的应用,系统利用GPRS无线网络综合考虑水电气多种计量仪表的数据接入问题,采取措施统一仪表数据采接口并开发多种通信规约文本,实现了偏远地区多种能源计量数据在同一平台进行无线采集分析。     

基于WebGIS物联网冷链物流信息发布系统研究

采用Google Map与GPS经纬度数据结合,显示物流车辆位置信息,运用B/S访问模式,进行车辆实时位置信息发布.同时无线传感网络采集冷链物流车厢内的温度与湿度等信息,通过与车辆位置信息相关联,利用Coogle Map地图所附带的属性信息向用户发布.冷链物流信息发布满足了消费者对冷链中产品信息的知情权的需求,可提高冷链物流运输质量.     

冷轧薄板生产的精细化能源管理

利用物联网、大数据分析、自动化及数据建模等信息化技术,实现了冷轧薄板生产精细化能源管理。通过建立能源数据中心,为产销系统、财务系统、设备管理系统搭建了数据交互桥梁,对能源的使用消耗分析更加贴近实际运行情况,实现了能耗综合平衡和优化调度,降低了能耗和人力成本,提高了产品利润。     

巡线机器人延迟容忍传感器网络数据传输策略

巡线机器人延迟容忍传感器网络(delay tolerant mobile sensor networks for inspection robot,DTMSNR)用于输电线路巡线机器人远程电网数据收集,具有节点稀疏、异构、随机移动性、间歇连通性和延迟容忍性.针对传统传感器网络数据传输算法机器人数据传输成功率低与网络可靠性差等问题.提出一种基于巡线机器人位姿信息的数据传输(mobile robot position-based delivery,MPD)策略.为准确计算巡线机器人网络位姿信息,建立机器人路径约束随机运动模型.MPD采用机器人相对网络位姿信息计算传输概率,进行消息传输路径选择.对网络异构消息引入机器人消息优先传输、消息失效机制进行消息队列管理.仿真实验表明,相较现有的几种延迟容忍传感器网络(delay tolerant mobile sensor network,DTMSN)数据传输策略,针对巡线机器人网络MPD能在适当的传输能耗下达到更高的传输成功率与更低的传输延迟.      

Optimizing Data Collection Path in Sensor Networks with Mobile Elements

Exploiting mobile elements (MEs) to accomplish data collection in wireless sensor networks (WSNs) can improve the energy efficiency of sensor nodes, and prolong network lifetime.However, it will lead to large data collection latency for the network,which is unacceptable for data-critical applications.In this paper, we addrcss this problem by minimizing the traveling length of MEs.Our methods mainly consist of two steps: we first construct a virtual grid network and select the minimal stop point set (SPS) from it;then, we make optimal scheduling for thc MEs based on the SPS in order to minimize their traveling length.Different implementations of genetic algorithm (GA) are used to solve the problem.Our mcthods are evaluated by extensive simulations.The results show that these methods can greatly reduce the traveling length of MEs, and decrease the data collection latency.     

矿井无线传感器网络不同信道传输特性试验研究

为研究无线传感器网络信号在矿井巷道中的传播特性,解决无线传感器节点在巷道中合理布设等问题,采用CC2420、CC1020和CC1100 3种无线射频芯片,设计出分别在2.4 GHz、780 MHz和433 MHz频段工作的无线传感器节点,并选用某矿井作为试验环境,采用3种不同的发射功率（15,5,-5 dBm）对节点在矿井巷道中的接收信号强度（RSSI）和丢包率（PLR）进行了测试分析。试验结果表明,3种不同频段的无线传感器节点的接收信号强度值均随着收发距离的增大而减小,且信号的衰减符合对数模型。通过仿真发现,布设的节点采用15 dBm和5 dBm 2种发射功率时,无线信号基本覆盖了所有巷道,能满足矿井的数据通信需求。若考虑节点的功耗,优先选择5 dBm发射功率;若考虑无线通信距离和质量,优先选择15 dBm发射功率。因此,在矿井巷道环境中应用无线传感器网络时,780 MHz频段的传输性能最佳,发射功率可根据实际情况进行选择。     

矿山智能供风监测系统在大尹格庄金矿的应用

针对大尹格庄金矿供风系统人工巡检工作量大、管路破损发现不及时、管理数据不可见等问题,在供风网络关键节点加设传感器,获取风压、流速、流量等供风参数,在井下布置以太环网及无线覆盖网络,实现监测数据的实时上传,基于物联网和大数据分析技术,构建矿井智能供风监测系统。通过实时在线监测、历史数据查询、供风能耗分析、泄漏检测等多重手段,实现了对大尹格庄金矿供风系统的智能化管理。     

基于4G专网的无线广播系统在露天矿山的应用

利用4G无线网络传输技术和数字IP广播系统技术,结合城门山铜矿的生产实际需求,设计一套露天矿山无线广播系统。通过对4G专网无线广播系统的设计思路、系统组成、实现的功能进行阐述,最终实现在露天矿山的应用。该系统提高了城门山铜矿作业现场的应急管理效率和安全管理水平。     

能量均衡的间断连接无线网络数据转发策略

针对间断连接无线网络中节点负载不均衡和能量资源受限的问题,提出了一种能量有效的数据转发策略.该策略根据网络运行的历史相遇信息,充分考虑网络特性,以分布式方式估计节点的活跃度、剩余能量和数据转发率,准确地估计节点效用值,感知网络节点的服务能力,以帕累托最优作为自适应选择最佳下一跳中继节点的理论依据,执行数据转发操作,有效地解决了由于节点自私性所导致的网络性能下降.数值结果表明,与其他能量管理机制相比,所提出的机制能够均衡网络节点负载,有效解决网络"热点"问题,延长网络生存时间,使投递率、时延等系统性能都得到大幅度提升.      

Sensor Network for Structural Health Monitoring of a Highway Bridge

A bridge monitoring TestBed is developed as a research environment for sensor networks and related decision-support technologies. A continuous monitoring system, capable of handling a large number of sensor data channels and three video signals, is deployed on a four-span, 90-m long, reinforced concrete highway bridge. Of interest is the integration of the image and sensor data acquisition into a single computer, thereby providing accurate time synchronization between the response and corresponding traffic loads. Currently, video and acceleration records corresponding to traffic induced vibration are being recorded. All systems operate online via a high-speed wireless Internet network, allowing real-time data transmission. Elements of the above health monitoring framework are presented herein. Integration of these elements into an automated functional system is emphasized. The recorded data are currently being employed for structural system identification via a model-free technique. Effort is also underway to correlate the moving traffic loads with the recorded accelerations. Finally, the TestBed is available as a resource for verification of new sensor technologies, data acquisition/transmission algorithms, data mining strategies, and for decision-support applications.     

分簇无线传感器网络中提高网络连通性的协作算法

针对分簇无线传感器网络提出了一种基于虚拟天线阵列的协作算法.该算法通过节点间的协作来提高网络连通性,所有节点均按照泊松Voronoj网格模型进行分簇,簇首根据通信链路决定是否激活节点协作;若节点协作算法被激活,簇首从其成员中选择适合的节点作为协作节点共同组成虚拟天线阵列.通过协作,可扩展簇间的通信范围从而与远方节点直接通信以避免出现通信覆盖盲区,或者可补偿信道增益以防止由于信道深衰落所导致的传输失败.仿真结果表明,协作算法在通信过程中具有更好的连通性及能量效率,可有效降低接收端的丢包率,维持网络的连通性,从而延长网络的工作时间.     

Local Information Access for Search and Rescue Using Wireless Data Storage Mediums

After a natural disaster strikes buildings, it is vital to immediately retrieve the related local information for efficient search and rescue (S&R) operations. Although it seems convenient to store the required local information (e.g., information about neighborhood, buildings) in a centralized database, S&R teams usually cannot access centralized databases because the information infrastructure is usually damaged or overloaded immediately after a disaster. This paper describes the search and rescue data access point (SR-DAP) system that was designed for storing and retrieving the required local information in/from data storage units that are deployed at buildings. In the paper, the developed approach is presented, and two key technologies (i.e., radio-frequency identification (RFID) tags and wireless sensor nodes) that are used as local storage mediums in SR-DAP are empirically evaluated. The results of the field experiments show that current technologies can be effectively utilized in the developed system. However, comparison of the technologies highlights the fact that the current wireless sensor technology is advantageous over RFID technology.     

Long-Term Wireless Structural Health Monitoring of the Ferriby Road Bridge

As part of an effective bridge management system, sensor networks can provide data to support both inspection and assessment. Wireless sensor networks (WSNs) have the potential to offer significant advantages over traditional wired monitoring systems in terms of sensor, cabling, and installation costs as well as expandability. However, there are drawbacks with WSNs relating to power, data bandwidth, and robustness. To evaluate the potential of WSNs for use in bridge management, a network of seven sensor nodes was installed on the Ferriby Road Bridge, a three-span reinforced concrete bridge. Three displacement transducer nodes were placed across cracks on the soffit of the bridge to measure the change in crack width. Three inclinometer sensor nodes were mounted on two of the elastomeric bearing pads to measure the change in inclination of the bearing pads while a final node monitored temperature in the box that contained the gateway. The installation of the WSN is discussed and data from this network is analyzed. Finally, the use of sensor networks to support inspection and assessment is discussed.