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.      

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。     

无线传感器网络的能量有效性研究

传感器节点能量受限是WSN的一个关键问题,因此合理有效地使用现有能量延长WSN的生命周期便成了首要的设计目标。首先分析了WSN的能耗特性,然后从单个传感器节点和整个传感器网络两个方面给出了提高WSN能量有效性的策略。     

一种有向传感器网络改进粒子群覆盖增强算法

优化传感器网络覆盖对于合理分配网络的空间资源、更好地完成信息感知和采集任务、提高网络的生存能力都具有重要的意义.在分析传感器节点有向感知模型的基础上,提出了一种有向传感器网络改进粒子群覆盖增强算法.该算法针对随机部署有向传感器网络,以网络区域覆盖率为优化目标,采用改进的多步式位置可选择更新粒子群优化算法,通过调整传感器节点的主感方向,减少网络感知重叠区和感知盲区,实现覆盖增强.仿真实验表明,该算法简单、高效,优于传统的覆盖增强算法.     

基于ZigBee技术的灵芝无线传感器监测网络

提出了一种监测灵芝生长环境的无线传感器网络(wireless sensor network)系统.传感器网络的节点由传感器部分、无线收发模块、单片机组成.节点传感器部分安装了温度传感器、湿度传感器、pH传感器、土壤水分传感器、光敏电阻传感器,并对相应的传感器工作原理进行了简单介绍.传感器网络的无线收发模块采用CC2420模块,传感器网络节点采用Atmega128单片机为其处理器.WSN的通信协议选择ZigBee协议.同时,进行了灵芝生长环境的传感器检测实验并对数据进行了分析探讨.     

评价WSN可靠性的故障注入记录仪设计

针对无线传感器网络设计一种故障注入串口数据记录仪,其硬件系统包括主控芯片、电源模块、LED指示模块、通信模块、存储模块和时钟模块等部分,通过串口以一对一的方式与WSN节点连接,以实时／定时的方式向WSN节点注入故障命令,将实际应用领域遇到的故障和干扰注入到WSN中,并观察网络运行的状况,以分析和评价WSN的可靠性。     

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。     

地下巷道动态受限空间移动装备路径规划研究

传统地下移动装备自主导航主要依靠预先建立的静态地图做出全局路径规划,在遇到突然出现的障碍物时容易产生振荡的轨迹,导致行驶路线无法被执行。为解决上述问题,提出了在全局路径规划的基础上增加改进TEB(Time Elastic Band)局部路径规划,并对TEB算法增加曲率约束、急动度约束、末端平缓约束和能耗约束,以适应地下巷道环境。试验结果表明：改进TEB算法产生了适应度更高的轨迹,有效地缩短了路径长度,降低了速度的跳变;优化后的路径平滑性得到提高,与目标点的偏差减小,并在运行效率方面比传统TEB路径规划有所提高,改进前的平均路径代价值为23.09,改进后的平均路径代价值为10.19,总体代价值降低了55.87%。     

分簇传感器网络数据传输容错策略的研究

无线传感器网络的许多应用场合需要数据传输的可靠性,因此无线传感器网络数据传输的容错性一直是相关领域的研究重点.传统的1+1数据保护模式会给网络增加较大的负载,并不适合于资源受限的无线传感器网络.利用网络编码实现传感器网络链路容错策略,在保证数据传输容错性的同时还可以降低网络中传输的数据包数量,从而可以节省节点的耗能,延长网络的生存时间.     

电力设备绝缘性在线监测方法

为了减小电力设备绝缘性在线监测装置安装和维护的难度,降低现场干扰对测量精度的影响,提出了一种利用无线传感器网络(WSN:Wireless Sensor Networks)通信及授时、采用相关性算法计算介质损耗角的新方法.详细阐述了方法的测量原理、同步测量授时方法,对相关性算法计算相角进行了理论论证,并导出软件实现公式,设计了用于验证该方法的在线监测系统.通过对比得出,相关性算法比FFT(Fast Fourier Transformation)算法的效率提高了128倍,且精度更高.现场模拟实验表明,基于该方法的监测系统对介质损耗因素tanδ的测量精度达到了 0.039%,较QS1西林电桥法具有更强的抗干扰能力.     

3G网络中基于运动的位置更新算法研究

针对实际网络中存在大量的"乒乓"效应问题,分析了传统基于运动位置更新算法的不足,并提出了解决这一问题的有效算法.新算法增加了2个运动阈值,分别用来限制因局部蜂窝间往返运动和相邻位置区间的局部运动导致的位置更新次数,优化了传统算法中的运动阈值.在3G网络中3层数据库结构下对改进后的算法进行了仿真,并与传统算法进行了比较.结果表明,改进后的算法能有效抑制"乒乓"效应,并能降低平均位置更新次数.     

基于多目标粒子群优化的污水处理系统自适应评判控制

考虑到城市污水处理系统存在保证出水水质达标和降低能耗的需要,将其运行过程视为一个多目标优化控制问题.针对此问题,提出一种基于多目标粒子群优化(Multi-objective particle swarm optimization, MOPSO)算法的污水处理系统自适应评判控制方案,该方案分为上层优化和底层跟踪控制两部分.首先,污水处理过程存在非线性、多变量、大时变等特点,结合数据驱动思想对入水及出水组分数据进行分析,构建关于出水水质和运行能耗的多目标优化模型.采用径向基函数(Radial basis function, RBF)神经网络进行建模,并与反向传播(Back propagation, BP)神经网络进行了对比.然后,结合MOPSO算法强大的优化能力,采用MOPSO算法对优化目标进行求解,并设计一个决策方式从最优解集中选出偏好解,作为溶解氧与硝态氮浓度的最优设定值.接下来,底层跟踪控制部分采用基于自适应动态规划的辅助控制器对比例–积分–微分算法的控制策略进行补充,弥补了传统控制算法自适应能力差的不足.此外,比例–积分–微分算法也为自适应动态规划算法提供了初始的稳定控制策略,克服...     

WSN中基于圆锥曲线组合密钥的对等认证

综合分析了无线传感器网络已有认证协议在加密体系、PKC公钥绑定及应对攻击形式等方面的发展趋势和不足,给出引入了位置信息的基于身份的节点对等认证方案.该方案采用在求逆、求阶及求点倍数等操作比椭圆曲线容易的圆锥曲线加密体系.基于身份避免了证书的颁发/更新、存储、索取、验证等计算和通信开销;引入位置信息使得方案更健壮,形式化分析证明该方案是安全的.基于MICAx系列无线传感器网络节点的能耗分析结果表明:方案能很好地适用于资源受限的WSN环境.     

介入移动汇聚节点的无线传感器网络高效数据收集方法

引入移动汇聚节点解决无线传感器网络高效数据收集问题.网络中固定汇聚节点与移动汇聚节点共存,全部传感器节点都拥有维护到固定汇聚节点的路由,移动汇聚节点进入网络后定期向其附近小范围内的传感器节点扩散自己的声明信息,传感器节点向距自己跳数最小的汇聚节点发送或转发数据包.移动汇聚节点和距离其一跳的传感器节点之间通过有效的应答机制来保证数据的可靠传榆.通过仿真结果显示引入移动汇聚节点的数据收集在节省能耗方面明显优于传统网络.在延长网络生存时间的同时,可以获得较高的数据传输成功率和较短的数据传输延迟.     

基于无线网络的堆石坝尾矿库在线监测系统

针对由堆石料堆筑构建的尾矿坝,提出一种基于无线网络架构的在线监测系统:将距离较远处的排水井、副坝或拦洪坝所需的各项在线监测数据,通过无线方式传输至主坝汇聚,最终通过工业以太网通信网络将监测的实时数据传送至尾矿库监测机房存储、处理及显示。该系统在保证各项在线监测数据传输稳定可靠的同时,可减少复杂的通信布线工程量和系统的建设周期。     

高炉炼铁过程多目标优化模型的研究及应用

基于高炉炼铁过程的物质与能量守恒,采用多目标优化方法,建立了以能耗、成本及CO2排放为目标的高炉生产过程优化数学模型,并将该模型应用到某大型钢铁企业.编制程序得出优化结果,经与实际生产数据比较,验证了模型的正确性.优化结果表明:能耗、成本和CO2排放量均有不同程度降低.同时,利用模型分析了焦比、煤比、烧结矿品位等因素对高炉炼铁生产过程的影响,提出了高炉节能、降耗、减排的方向和措施.     

浅淡尾矿库安全在线监测系统

介绍了尾矿库在线监测系统监测的主要内容及相关仪器设备的应用。相对于人工传统监测,尾矿库在线监测系统能够实现重要监测指标在各种气候条件下的连续实时监测,大幅降低尾矿库管理人员的工作强度,监测数据的精度高。并对尾矿库在线监测系统的发展提出了一些看法和建议。     

中国尾矿库溃坝与泄露事故统计及成因分析

本文主要研究我国尾矿库事故统计及成因问题,利用数理统计法、文献调查法,从尾矿库的危害、尾矿库研究现状、事故统计、溃坝及尾矿泄漏路径分析、溃坝及尾矿泄漏事故成因分析等方面进行研究。结果表明:尾矿库的危害是多方面的;造成尾矿库事故主要原因是溃坝和尾矿泄漏,二者之和占到总事故数量的96. 33%;溃坝及尾矿泄漏的路径及原因都是多方面;坚持科学规范管理,贯彻落实"安全第一,预防为主,综合治理"的正确方针,制定科学、针对性和可操作性强的应对对策与措施,避免尾矿库不安全事故的发生。     

离子型稀土原地浸析过程WSN监测系统

鉴于离子型稀土原地浸析开采工艺存在易导致山体滑坡、工业污水污染下游河床、浸矿液溶度逐步降低致使已浸出稀土离子再吸附等难题,设计了基于无线传感器网络(WSN)的采场监测系统。系统采用以Telos B为架构的网络节点,在各节点嵌入Tiny OS操作系统,利用高效的CTP协议和LPL模式传输数据,实现对多监测点、多参数进行实时采集与监测。     

应用情景检测的安全任务内电压调度算法

针对移动嵌入式实时系统的低功耗设计,提出一种改进的应用情景检测的安全任务内电压调度算法.该算法利用任务程序少数参数的值域定义情景并在任务处理过程中进行检测,因而在处理在线的情况下,可较为精确地预测后续处理的部分路径,优化地调度处理电压.通过所提出的情景检测点设置算法,在任务程序中找到检测参数情景最合适的点,给出算法的实现方法.通过仿真实验证明该算法能有效地降低任务处理能耗.