多基站可充电无线传感器网络建模及优化研究

研究问题为引入无线能量补给设备后,多基站无线传感器网络的跨层优化问题。以设计无线传感器网络中的数据路由、传感器节点的功率控制及无线能量补给设备的工作策略为研究目标,通过提出无线传感器网络中传感器节点活跃度的概念,分析无线传感器网络物理层与网络层需要满足的约束条件,结合无线能量补给设备需要满足的约束条件,提出可充电无线传感器动态网络跨层优化问题,并将其转化为易于求解的线性规划问题。根据求得的最优解获得无线传感器网络中传感器节点动态且周期的数据路由及功率控制策略,并得到无线能量补给设备周期性工作策略,且无线能量补给设备驻站时间比较之前研究成果提升在100%以上。     

智能配电网典型应用场景无线传感器网络的组网设计

无线传感器网络因具有低功耗、大规模、低成本等优点,使其在智能配电网中有着广阔的发展前景。无线传感器网络拓扑结构和通信协议种类繁多,但依然存在功耗大、寿命短、信号质量差、传输距离近等问题。针对此问题,首先,设计了配电站房、柱上变压器、箱式变压器三种典型应用场景中无线传感器网络的整体结构,针对智能配电网无线传感器网络寿命短的问题,考虑传感器重要等级和设备健康状态提出了簇头节点的选取与更新策略;其次,针对智能配电网无线传感器网络通信信号质量差的问题,提出了基于433 MHz的智能配电网星型无线传感器网络拓扑结构;最后,完成了智能配电网典型应用场景中无线传感器网络的组网设计。     

无线传感器网络在智能变电站中的应用

文章介绍了无线传感器网络的原理和典型体系架构,总结了无线传感器网络工作的3个基本方面和网络特点,给出了无线传感器网络应用于智能变电站设备状态检修、辅助系统及综合自动化系统的设想和具体应用框图,最后提出亟需解决的3个问题:节能、信息安全及标准统一问题,并给出了解决方法.     

浅析无线传感器网络的发展及其在智能电网中的应用

无线传感器网络的出现和运用为智能电网节能减排、兼容互动、安全可靠目标的实现提供了强有力的保证。在简要介绍无线传感器网络发展现状的基础上,着重介绍了面向智能电网的无线传感器网络应用框架和面向智能电网的无线传感器网络分层网络架构,并对无线传感器网络在智能电网中的应用进行了展望。     

基于无线传感器网络的绝缘子泄漏电流在线监测系统

将无线传感器网络用于输电线路绝缘子泄漏电流监测与预警系统,分析了其技术特点及系统构成,设计和实现了监测系统中各个组成部分的软、硬件。结合输电线路的结构、布局及监测参数等特点,设计了长链树状无线传感器网络的拓扑结构。针对传感器网络数据传输中的漏斗效应问题,实现了多模层次无线传感器网络构建。解决了输电线路绝缘子泄漏电流在线监测数据传输中的一些关键问题,如利用邻近网络Sink节点进行信道调整的联合传输模型解决网络瓶颈问题等。无线传感器网络的优良特性使及时、准确、低成本的输电线路监测成为可能。     

基于无线传感器网络的绝缘子泄漏电流在线监测系统

将无线传感器网络用于输电线路绝缘子泄漏电流监测与预警系统,分析了其技术特点及系统构成,设计和实现了监测系统中各个组成部分的软、硬件.结合输电线路的结构、布局及监测参数等特点,设计了长链树状无线传感器网络的拓扑结构.针对传感器网络数据传输中的漏斗效应问题,实现了多模层次无线传感器网络构建.解决了输电线路绝缘子泄漏电流在线监测数据传输中的一些关键问题,如利用邻近网络Sink节点进行信道调整的联合传输模型解决网络瓶颈问题等.无线传感器网络的优良特性使及时、准确、低成本的输电线路监测成为可能.     

无线传感器网络在楼宇自动控制系统中的应用

将Modbus通信标准应用于无线传感器网络中,并详细阐述了系统设计方案及Modbus无线转换模块的设计.最后提出了Modbus协议在无线传感器网络中的无线路由方案及实现方法,通过modbus协议方便地组成了一种拓扑式的网络.     

基于故障注入的列车无线传感器网络可靠性测试系统

可靠性是制约无线传感器网络在列车中应用的关键因素,需要在设计开发阶段测评列车无线传感器网络的可靠性。对此,设计了基于故障注入技术的列车无线传感器网络可靠性测试系统。这一系统可以模拟列车运行中的各种故障,注入无线传感器网络,同时收集运行数据,进而评价无线传感器网络的可靠性,对无线传感器网络的结构、协议、算法等进行有针对性的改进。通过测试验证了这一系统的有效性。     

无线传感器网络的可视化定位原理与应用

可视化定位无线传感器网络是在无线获取定位信息的同时采集测控目标现场的真实图像。证明了可视化定位无线传感器网络的信息论依据。介绍了可视化定位无线传感器网络节点中的图像信源编码原理和无线通信技术。实现了可视化定位无线传感器网络的应用实例。理论与实验结果证明了可视化定位无线传感器网络的优越性和可行性。结果表明通过可视化定位无线传感器网络可以掌握目标更多的信息。     

无线传感器网络定位技术综述

首先介绍无线传感器网络定位技术的相关术语、评价标准等基本概念及定位算法的分类方法;重点从基于测距和非测距两个方面介绍无线传感器网络的主要定位方法,并研究和分析若干新型无线传感器网络定位方法,主要包括基于移动锚节点的定位算法、三维定位算法和智能定位算法。从实用性、应用环境、硬件条件、供能及安全隐私等方面出发总结当前无线传感器网络定位技术存在问题并给出可行的解决方案后,展望未来的研究前景与应用发展趋势。     

无线传感自组网在电力监控中的应用动态

介绍了当今无线局域网中具有广阔应用前景的无线传感自组网的发展历程及其主要特点,以及将无线传感自组网应用于电力系统的关键技术及其体系结构,并介绍了最新的无线传感自组网在电力监控中的应用动态。     

无线传感器网络中的远程虚拟测试

介绍了无线传感器网络节点特征、拓扑结构和传输存储机制以及远程虚拟测试技术的基本原理和方法,探讨了远程虚拟测试技术在无线传感器网络中应用的可行性和相关关键技术问题,探索了无线传感器网络的测量技术,扩展了远程虚拟测试技术的应用领域,并介绍了相关仿真实验。     

基于NS-3的无线传感器网络物理层设计及仿真

NS-3是一种新的网络仿真工具,它将会慢慢取代目前广泛使用的NS-2。本文着重介绍了基于NS-3的无线传感器网络的物理层仿真模块的设计,搭建了无线传感器网络仿真平台,使一个简单的例子得以在上面运行,并给出了仿真结果。该仿真平台可以用于对无线传感器网络的深入研究与探讨,有助于无线传感器网络的优化设计、缩短系统的开发周期。     

电力无线传感网双模接入终端的研究与设计

为了保证无线传感网与宽带无线通信网相互融合,构建面向智能电网的新一代电力物联网信息通信体系,实践智能电网的互动特性,在分析电力无线传感网与宽带无线通信网的通信连接方式的基础上,提出了终端的设计方案:按照电力无线传感网运行需求进行功能设计,利用双模来保证电力信息传输的可靠性,按照结构化、模块化思想设计终端的软、硬件部分.最后对终端的性能进行了测试,测试结果表明该方案能可靠保证网络间的融合与网络间数据的透明传输,降低网络延时.     

Energy Efficient System-on-chip Design for Wireless Body Area Sensor Network

This article presents a novel energy-efficient on-chip design for wireless body area sensor networks focused towards pervasive healthcare applications. The network adopts a master–slave architecture, where the body-worn slave nodes periodically send sensor readings to a central master node. Unlike traditional peer-to-peer wireless sensor networks, the nodes in this wireless body area sensor networks are not deployed in an ad hoc fashion. The network is centrally managed and all communications are single-hop. A cluster algorithm is also presented so that all slave nodes are within the transmission range of the master nodes. It pretends that all slave nodes can share resources and information over the internet to reduce energy consumption. The design on system-on-chip platform has been simulated for some experiments and implemented. Compared to published and industrially used schemes, the power consumption of the proposed design is over 30 and 99% lower in the simulation and platform implementation, respectively.     

Fault detection and eigenstructure optimization in IEEE 802.11 wireless sensor actuator networks for building automation

There are signs that wireless sensor actuator networks can be used in time‐sensitive industrial processes to reduce cable deployment and increase flexibility. This paper investigates the time‐sensitive fault detector design in wireless sensor actuator networks subject to random packet delays and packet losses. The impacts of wireless packet delays and losses are modeled as external unknown disturbances and a memory block is introduced to deal with the packet losses and long delays. A frequency component estimation method is proved to estimate the frequency of these unknown disturbances. An eigenstructure optimization method is proposed to enhance the fault detector's sensitivity to the fault and the robustness against the delays and packet losses. The fault detection performance in a wireless building automation system is demonstrated by hybrid MATLAB/NS2 simulation. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

用于土壤湿度测量的传感器网络动态采样策略

土壤湿度是科研及生产生活等众多领域的测量要求。传感器连续采样方式能耗大、维护困难,不适用于无线传感器网络领域。本文提出一种适用于无线传感器网络土壤湿度测量的新型动态采样控制策略,将土壤湿度量化为马尔可夫过程,利用部分可观察马尔可夫决策问题,通过动态远程控制传感器节点的采样周期,以较少的采样点满足测量需求,达到节省能量的目标。实验结果表明,动态采样控制的采样时间及总体成本分别只有传统连续采样模式的13%和62%。本策略可以广泛应用于其他环境量测量领域,如气温,水质,环境湿度等量的测量。     

双射频多信道802.15.4传感器网络节点性能研究

随着传感器网络中节点密度的增大和跳数的增加,单信道802.15.4网络容量急剧下降,一种有效的解决方法是为网络中每个节点装配多个射频。介绍了双射频多信道802.15.4传感器网络节点的设计,详细分析了链式拓扑中单跳和多跳802.15.4网络吞吐量的理论上限,最后对单跳和多跳802.15.4网络吞吐量和时延进行了实际测量。结果表明,使用多射频多信道方案能够显著提高网络性能。     

无线传感器网络的协同适应休眠介质访问控制协议

无线传感器网络通常部署在不可到达或危险区域,其能量十分有限。因此,无线传感器网络以节约能量和自我配置为主要目标。本文介绍一种为无线传感网络设计的介质访问控制协议S-MAC,它采用公用休眠时间表、通信量自适应唤醒、串听避免、消息传输等几种新技术来减少能耗并支持自我配置,使得在多跳网络中的低占空比操作成为可能。测量结果表明,S-MAC能节约大量能量。