基于无线传感器网络的森林火灾监测预警系统

无线传感器网络是信息科学的一个新研究领域,提出了一种基于无线传感器网络的森林火灾监测预警技术的系统框架及其实现方案,重点讨论了森林火灾预测预报模型、无线传感器网络节点的部署及拓扑形成机制、传感器网络节点与火险精确定位方法、无线通信协议等关键问题.     

一种无线传感器网络火灾监测系统的设计与实现

利用全球可接入智能网络(GAINs)节点设计了能够监测温度、湿度和烟雾浓度的火灾探测单元,针对火灾特征参数多跳传输提出了一种最短路径路由算法,使传感器节点采集的数据以最小跳数进行传输,组建了火灾实时监测系统,实现了对火灾特征参数的无线实时监测.     

基于嵌套网格的无线传感器网络节能部署算法

针对环境监测中异常区域分布不均匀，以及无线传感器网络中节点密集、部署冗余的特点，提出了基于嵌套网格的节能部署方法，并依据物理参数梯度设计了非均匀部署节点算法．对其环境监测应用——森林火灾监测，进行了性能分析和Matlab仿真验证．结果表明，该方法可以有效地节约网络的能量，快速发现异常区域，并能详细描述异常区域的参数分布状况．     

无线传感器网络用于火灾监测的阈值算法

无线传感器网络的一个重要应用是森林火灾监测。本文提出了用于森林火灾监测的阈值算法,该算法基于数据融合技术。本文采用状态转换机模拟了火灾的状态转换过程,通过设置关键阈值来完成状态转换。仿真结果表明,该方法能有效的监测突发事件的发生。     

森林火灾无线监测预警系统的设计与实现

针对传统森林火灾监测措施实时性差、实际应用受限的问题,利用无线传感网络技术,构建了基于ZigBee和GPRS的森林火灾监测预警系统.介绍了系统的结构,给出了主要功能模块的硬件设计方法和ZigBee无线传感网络中各功能节点的软件设计.同时,对传统的无线传感网的自组网方案进行了改进,并在分布式组网方案基础上实现了ZigBee无线传感网络节点的分簇置放.实践证明,该系统实现了森林火灾监测和预警的功能,提高了系统中数据传输的实时性、可靠性以及系统的可扩展性.     

基于无线传感器网络的森林火灾监测技术

森林火灾是环境恶化的主要原因之一,为了减轻火灾带来的损失,采用无线传感器网络监测系统预测和定位森林火灾位置是一种有效的方法。无线传感器网络通过遍布在监测区域内的传感器节点来采集、传输数据,为控制中心提供及时准确的数据资料。但是,由于无线传感器是由电池供电,而且比较分散,所以如何减少传感器的耗电量和维持无线传感器网络的稳定性是一个重要问题。本文从不同角度分析了几种解决方法。     

基于ZigBee技术的无线传感器网络及其应用研究

无线传感网络是当前国内外传感器技术领域的热点研究课题,着重研究了基于ZigBee技术的无线传感器网络节点的软硬件设计,实现了ZigBee无线传感器网络节点的设计,并运用该无线传感节点建立了基于ZigBee技术的无线结构健康监测系统,利用模式匹配的方法实现了基于无线传感器网络的载荷定位和结构紧固件失效的实时监测.     

一种无线传感网络信息处理的层次型智能方法

针对减少无线传感器网络信息获取和处理代价这一关键性问题，提出了将信息处理和粗糙集技术融为一体的新的研究思路，并设计了一种层次型智能信息处理方法。在无线传感器网络实时森林火灾监测的实际应用中，该方法通过从3个层次进行智能数据分析，使传感器节点仅自动获取和传送有用的最小数据集信息，从而有效地使用节点受限资源。     

基于WSN的长大隧道环境监测系统设计与实现

针对长大隧道对环境信息监测的特殊需求,充分利用无线传感器网络自组网布设灵活方便的特性,实现了一种基于无线传感器网络的环境信息监测系统.基于簇的能量高效路由算法构建无线传感器网络,以STM32W108无线微控制器为核心设计了低功耗网络节点,在STM32F107VX网络控制器最小系统基础上设计了网络汇聚节点.基于分层的设计思想,设计了B/S (Browser/Server)模式访问的监控中心软件.经过现场测试,系统运行稳定、可靠,以较低的成本达到设计要求.     

WSN免疫模型设计及其分簇算法

针对无线传感器网络容易出现能量衰竭和分簇繁琐问题,设计一种基于人工免疫计算理论的无线传感器网络模型,采用网格理论来划分初始簇,并对网络节点及节点簇等进行相关定义。最后提出一种免疫型无线传感器网络分簇算法——aiCWSN。通过实验,该模型和算法能够减少网络能量过快衰竭和提高网络的收敛性。     

楼字中火灾监测无线传感节点覆盖算法研究

该文介绍了无线传感网络在智能楼宇中的应用,详细分析了基于无线传感网络的楼宇火灾监测预警系统的系统结构,并从数学角度论证了一种在楼宇环境内应用的无线传感网络节点高效覆盖算法,有效地解决了冗余覆盖问题。     

一种新型的无线传感器网络覆盖算法

在无线传感器网络中,传感器节点分布通常具有随机性和密集性,如何进行有效覆盖控制和节省能源是研究无线传感器网络的一个重要课题,提出了一种基于二进小波变换的无线传感器网络覆盖算法。将网络覆盖优化问题转化为一个离散信号模型,利用小波模极大值理论求解此信号的极值点位置。通过Matlab实验仿真,并分析了各个参数对实验结果的影响,表明网络在完全覆盖条件下该算法能有效除去冗余节点,求解的最小节点数比文献的算法要节省66%以上,从而降低了无线传感器网络能量和成本,从侧面验证了该算法具有一定的优越性。     

概率模型下线性规划优化覆盖方案

覆盖率不仅是评价无线传感器网络体系性能重要标准之一,也是无线传感器网络所研究的一项重点课题.为此,提出了一种复杂动态参数模型下优化覆盖算法,该算法通过对动态参数覆盖模型的计算,给出了传感器节点覆盖的期望值和公差的求解过程以及对所关注目标节点进行首次覆盖后的期望值证明过程.在网络能量方面,则通过节点状态调度策略对通信路径进行优化,证明节点能量衰减过程中,似然拟合函数极限存在的意义,实现了传感器节点能量的有效匹配,抑制了传感器节点能量的消耗,证明了优化后整个监测区域传感器节点覆盖函数之间关系.仿真实验表明,本算法不仅提高了覆盖和网络服务质量,而且有效地抑制了网络能量开销,延长网络生存周期.     

移动传感器网络基于安全连接的节点位置优化

传感器节点的合理分布并保障节点间安全通信是无线传感器网络设计中的关键问题.传统的节点分布优化算法仅以提高网络有效覆盖率为目标,极易导致网络安全连接度的降低.针对该问题,从理论上对传感器网络拓扑模型进行了建模分析.结合具有快速多目标优化能力的精锐非支配遗传算法,提出一种基于安全连接的节点位置优化算法,从而保证网络实现目标跟踪和安全通信的质量效果.分析了随机部署模型与基于预知分配坐标的高斯部署模型下算法的求解性能,仿真结果表明,所提出的算法能够快速收敛于网络覆盖率和安全连通度两者的折衷点,满足无线传感器网络的实际需求.     

无线传感器网络中基于遗传算法的优化覆盖机制

覆盖作为无线传感器网络应用的一个基本问题．反映了网络监测和实现目标跟踪的质量效果．针对传感器节点的高密度部署情况,研究了工作节点集选取问题．提出两种基于加权遗传算法和基于约束遗传算法的优化覆盖机制．根据生成的适值函数进行遗传算法操作．并计算传感器网络充分覆盖区域所需的近似最优工作节点集．仿真结果表明该算法能快速收敛于最优解．完成工作节点集的优化选取,从而降低网络冗余,延长网络生存时间．     

一种基于改进遗传算法的无线网络覆盖研究

将改进的遗传算法运用到无线传感器网络节点最优覆盖问题上,通过设置合理的接入访问点位置,可以实现网络有效覆盖率的最大化,并有效避免小区间的同频干扰。基于遗传算法以网络有效覆盖率为优化目标,改进了遗传算法中的交叉和变异策略。实验表明,改进的遗传算法可有效提高网络的覆盖率,实现了网络性能优化。     

基于改进势场的有向传感器网络路径覆盖增强算法

路径覆盖是无线传感器网络目标监控领域的一个热点研究问题,在分析节点主感知方向可调模型的基础上,提出了一种基于改进势场的有向传感器网络路径覆盖增强算法(improved potential field based path coverage-enhancing algorithm,IPFPCA).该算法针对传统虚拟势场可能出现的局部极小导致覆盖增强失败问题设计了一种改进的势场函数,通过将相邻传感器节点对路径轨迹点的共同覆盖率引入到斥力计算中,有效引导节点的主感知方向调整,从而达到路径的高效覆盖.实验结果表明:对比已有的路径覆盖增强算法,IPFPCA可以消除节点的感知重叠区和盲区,最终实现网络路径的高效覆盖.     

无线传感器网络覆盖优化仿真研究

研究无线传感器覆盖(WSN)优化问题,由于网络传感器节点分布不均匀,又存在冗余等问题。传统WSN高密度部署方法,节点分布极不均匀,节点覆盖区域之间的重复率高,节点浪费严重,导致网络覆盖率低、成本高。为了提高无线传感器网络的覆盖率,提出一种混沌粒子群优化算法(CPSO)的WSN覆盖优化算法。首先以提高网络覆盖率为优化目标,建立WSN覆盖优化数学模型,然后通过粒子间协作进行求解,并对粒子群混沌扰动,保持粒子多样性,从而得到最优网络覆盖。仿真结果表明,相对于其它覆盖优化算法,CPSO能够以较少传感器节点获得较高网络覆盖率,提高了网络通信效率,降低网络成本。     

无线传感网络交叉覆盖节点路由删除仿真研究

针对无线传感网络中节点的覆盖范围较小,删除无用路由所用时间较长,导致网络覆盖率低和路由删除效率低的问题,提出无线传感网络交叉覆盖节点路由删除方法。建立节点覆盖模型,在节点覆盖模型的基础上将无线传感网络的覆盖率和连通性当做综合评价函数,构建无线传感网络交叉覆盖节点优化布局的数学模型,并采用罚函数结合无约束优化模型代替传统约束优化模型。运用自适应遗传算法求解无约束优化模型,实现无线传感网络中交叉覆盖节点的优化布局,进而删除无线传感网络中存在的无用路由。分析实验结果得出,所提方法的网络覆盖率高、路由删除效率高,说明所提方法实际应用性强。     

基于无线传感器网络的大型场所火情检测与定位算法

针对商场等大型场所火灾监控存在的火情态势估计不明、监控节点孤立、预警准确率低、火源定位不准确等问题,提出一种基于无线传感器网络的大型场所火灾检测与定位算法。采用人工神经网络对火灾检测节点数据进行学习训练和火情估计,并经过模糊推理决策,给出火灾报警信息。利用受限空间烟雾扩散模型、气体温度扩散模型实现火源定位,并准确估计火情,以提供消防人员灭火决策。从单节点神经网络火灾报警仿真实验得出单节点火灾检测概率较高,同时从多节点火情定位实验得出,火情的覆盖范围描绘准确,火源定位精度较好。理论分析和实验结果表明火灾检测和定位算法是可行的。