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部署在铁路路基监测区域内的无线传感器网络（WSN）,由于节点能量和带宽等资源的限制,要求数据的采集、处理、传输满足低能耗、高效率和高可靠性. 本文提出面向智能监测的无线传感器网络分簇部署策略,在感兴趣的区域内部署尽量多的节点,并根据数量类型、环境特征等因素将网络以簇为单位进行划分. 以簇为单位,采用自适应加权数据融合处理技术,将采集的地温数据按照精度分别乘以权重值再进行平均值处理,有利于降低数据冗余度,提高数据准确度和采集效率. 仿真性能分析表明,该方法可以显著提高数据传输效率,降低网络能耗,延长网络生命周期.     

时延受限的无线传感网中移动式能量补充

为了延长无线传感网的生存期,基于可充电的移动设备,研究设计了一种无线传感网中移动式能量补充的方法,移动节点可以在为传感器节点补充能量的同时收集数据.首先,通过将无线传感器网络监测区域分割为大小相同的子区域,该子区域内的节点组成一个簇;其次,以一个簇内的总能量为计算依据,设计移动节点的路径生成算法以确定能量高效的移动路线;最后,使用10种不同的随机网络拓扑图进行了仿真实验,以节点移动速度和时延为限制条件分别得到了对比数据.结果表明,本文提出的算法与NJNP(nearest-job-next with preemption)算法相比在时延相同的条件下(800 s),生存期提升了6 000 s左右,在节点速度5 m/s条件下生存期提升了将近14 000 s.证明本文所提方法有效地提高了充电效率,延长了网络的生存期,可用于大规模的无线传感器网络.     

无线传感器网络中能量有效分簇路由算法

由于无线传感器节点的电源能量有限,提出了一种能量有效分簇路由算法(EECRA).该算法是基于最小能量的数据转发并运用于簇内路由中,簇头由基站根据节点的剩余能量和簇头之间的距离来选定,为了减小簇头节点的能量开销,簇头之间采用了多跳中继的方式将采集的数据发送到基站.仿真结果证明:该算法与LEACH协议相比,不仅提高了网络寿命,同时节点的能耗均衡性、网络扩展性和可靠性都大大的提高.     

基于分层簇树结构的无线传感器网络的设计与仿真

针对无线传感器网络中传感器节点能量有限的特点,提出了一种分层树结构的无线传感器网络分簇组网算法.算法中,将整个网络分簇架构模型分为上层和下层,上层为簇间层,下层为簇内层.网络设计开始于指派设备DD,组网过程中优先选取剩余能量高的节点作为簇头,且在簇间层启用中继节点这种新型节点将簇头连接起来,最终形成以DD为树根的多跳分层树网络.仿真结果表明了这种分层树结构的分簇算法比传统的LEACH更有效.     

分簇无线传感器网络密钥管理方案

针对无线传感器网络能量、计算能力、存储空间及带宽等局限性问题,提出了一种基于分簇结构的无线传感器网络密钥管理方案.该方案采用组合设计方法,以保证同一簇内所有节点可直接建立共享密钥,而不同簇的节点可通过基站构建多路径密钥.理论分析和仿真结果表明:节点只要存储10个以上密钥,就能保持网络连通概率为1.     

基于线型双sink节点的高速铁路沿线WSN部署策略

针对传统线型无线传感器网络单sink节点部署策略用于高速铁路沿线的问题,提出一种适用于高速铁路沿线的线型双sink节点无线传感器网络部署策略.通过一段轨道两端部署双sink节点并采用非均匀分组的线型无线传感器方式部署普通节点,同时引入改进后的蚁群算法服务路由协议,以解决高速铁路沿线环境下能耗均衡以及路由协议的建立等问题.理论分析和实验仿真结果表明,所用的部署策略节点能够均衡网络能耗,有效避免"能量空洞"引起的问题,可延长网络生命周期、提高算法收敛速度.     

基于ZgBee和GPRS的嵌入式桥梁健康监测系统

以有线方式采集传感器数据的缺陷,提出了具有远程数据分管中心、嵌入式现场数据采集子系统、ZigBee无线传感器数据采集网络等3层子系统的监测方案;构建了一个以S3C2440处理器为核心的现场数据采集系统;组建ZigBee无线传感器网络完成现场采集,将融合、预处理后的数据经GPRS网络发回远程数据中心。多源异构传感器采集的实验数据与对应环境变量完全吻合,验证了系统的稳定性与可靠性。     

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无线传感网是采集实时交通信息的重要工具.因其节点能量有限,必须设计高能效的分簇路由算法以延长网络周期.本文通过建立一种智能交通中无线传感器网络的应用模型,根据其特点和要求分析LEACH协议的优缺点并提出一种能量负载均衡的分簇算法.该算法对LEACH协议当中的簇首机制进行改进,综合考虑候选节点的剩余能量和簇首节点的分布位置;建立簇间多跳路由机制以避免单跳通信的大能量消耗;创造一种簇重构方法,避免过于频繁的簇重构引起的不必要能量消耗.仿真结果表明,能量均衡算法可有效平衡节点能量消耗分布,延长网络生命周期,可很好的应用于基于WSN的ITS当中.     

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结合传统数据通信网络的QoS保障机制研究成果及无线传感器网络自身特点,针对青藏冻土地温自动监测的应用特点,提出能量的高效利用、数据的可靠传输和网络生存周期的有效延长是其QoS保障的主要需求和关键点。并以此关键点为目标,研究了青藏冻土地温监测的无线传感器网络QoS保障机制的能量优化策略,提出了非均匀分簇路由算法并进行了深入分析。最后,通过仿真验证及在青藏冻土地温自动监测的试点应用,验证非均匀分簇路由算法能有效提高网络的生命周期和数据传输可靠性。研究成果将为建立无线传感器网络相关应用系统提供理论支撑和模型参考。     

基于半马尔科夫链的中小堤坝WSN节点能耗研究

无线传感器网络技术的引入,为中小型堤坝监测技术的发展提供了新思路。由于无线传感器网络节点采用电池供电,而堤坝环境中的数据监测条件比较苛刻,电源更换相对困难,无线传感器网络节点能耗的优化在延长整个无线传感器网络生命周期过程中显得尤为重要。本文介绍了无线传感器网络中节点能耗的主要分布,并提出了降低节点能量消耗的策略。借助半马尔可夫链理论建立了节点能耗的数学模型,分析了WSN节点的能耗情况,在保证正常数据通信的情况下,通过对节点状态的管理,延长节点的睡眠时间,从而达到降低整个网络能耗的目的。     

Research on Improved Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy Protocol in Wireless Sensor Networks

In wireless sensor networks (WSNs), due to the limited battery power of the sensor nodes, the communication energy consumption is the main factor to affect the lifetime of the networks. A reasonable design of the communication protocol can effectively reduce the energy consumption of the network system. Based on low-energy adaptive clustering hierarchy (LEACH), an improved LEACH protocol in WSNs is proposed. In order to optimize the cluster head (CH) election in the cluster setup phase, the improved LEACH takes into account a number of factors, including energy consumption of communication between nodes, remaining energy of the nodes, and the distance between nodes and base station (BS). In the steady phase, one-hop routing and multiple-hop routing are combined to transmit data between CHs to improve energy efficiency. The forward CH is selected as relay node according to the values of path cost. The simulation results show that the proposed algorithm performs better in balancing network energy consumption, and it can effectively improve the data transmission efficiency and prolong the network lifetime, as compared with LEACH, LEACH-C (LEACH-centralized) and NDAPSO-C (an adaptive clustering protocol based on improved particle swarm optimization) algorithms.     

基于无线传感网的铁路隧道环境无线监测系统设计

依据隧道环境监测需求及特点,提出了一种环境参数无线监测系统设计方案,实现了ZigBee短距离无线通信技术与GPRS远程通信技术的有效结合,完成了传感器网络中数据采集节点以及网络协调节点的硬件和软件开发,并设计了适合于数据实时传输的通信协议.测试表明,该系统测量误差小,可靠性高,适合应用于铁路隧道环境监测.     

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输.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WSN 的铁路防灾安全监控系统研究

本文在分析铁路防灾系统架构和特点的基础上,使用无线传感器网络（WSN） 技术对现有系统进行无线化改进.充分发挥WSN的优点,采用Zigbee 和RFID技术,设计 基于WSN的铁路防灾系统架构、组网方案和数据传输方案.在现有防灾监控系统功能的 基础上,新增车地传输功能,将列车运行前方的环境情况发送给列车,为列车运行提供参 考.此外,详细研究Zigbee节点和RFID节点的部署方案,并对节点部署情况进行仿真及实 例分析.本系统能够降低防灾系统的安装难度和部署成本,并为列车实时提供前方运行环 境情况,为高速列车的安全运行提供保障.     

基于功率控制的无线传感器网络能耗平衡策略

无线传感器网络由于多跳通信和多对一的数据流导致能量消耗分布极不均衡而产生能量空洞，大大缩短了网络寿命，浪费了能量.文章探讨了利用功率控制策略平衡无线传感器网络节点能耗，分析了在节点均匀分布的圆形网络中，采用不等宽圆环划分网络，调节节点发射半径的功率控制策略实现网络中节点能耗的均衡.仿真分析显示网络生命周期结束时，处于网...     

无线传感器网络中基于势能场的能量均衡模型

在无线传感器网中,现有的节能路由以找到能量消耗最小的路径为目标,导致围绕汇聚节点的能量空洞．网络能量均衡可以有效的利用和管理整个网络的节点能量,通过有效的分配网络负载,实现网络寿命的延长,网络效率的提高．本论文中提出了基于势能场的模型,建立了基于势能的路由,并且通过相位切换技术,达到局部和全局的能量均衡,从而延长无线传感器网络的使用寿命．     

基于物联网技术的隧道安全施工监控系统分析

将先进的物联网技术应用于隧道安全施工监控领域,设计了一套基于Zigbee技术的无线监控网络.将人员定位、多元信息在线监测集成在同一个系统和网络平台,大幅提高了人员定位的精确度,实现了传感数据的无线传播,从而大幅降低了系统投资和管理维护成本,提升了隧道工程的安全管理水平.