学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

大型建筑空间中无线传感器网络数据汇聚路由算法研究

作　者: 刘国栋
导　师: 魏振春
学　校: 合肥工业大学
专　业: 计算机系统与结构
关键词: 建筑能耗监测系统 无线传感器网络 网格状拓扑 数据高效汇聚
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 25次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


本文根据传统建筑节能系统中存在的缺陷，利用无线传感器网络取代有线网络传输数据，构建的建筑能耗监测和管理系统可实现对大型建筑空间内设备能耗的监控与管理。系统的中心任务是通过在大型建筑空间内布置大量传感器节点来采集监测区域内温湿度、CO2浓度等环境信息以及各设备的分项能耗数据，通过系统组建的无线数据传输网络把监测的有用数据传输到管理中心。由控制管理中心对这些原始数据进行分类汇总，生成日、月、季度能耗报表，用户基于这些数据对建筑内设备的不合理使用情况进行准确评估，为各设备制定合理的优化调度策略，达到降低建筑总能耗的目标。在构建的建筑能耗监测系统中，无线数据传输网络是系统中数据传输的载体，其性能的高低直接决定着系统的整体性能。同时与传统应用领域相比，在建筑应用环境下其表现出如网络规模简约、节点位置固定、数据多跳通信、电源供应充足等特性以及节点传输距离受限、无线信道易受到干扰、需要多种可靠性保障机制等劣势。因此，不能采用传统的成熟路由协议，需要设计适用于建筑环境的无线组网策略以及灵活、高效、可靠的路由协议才能保证系统的稳定运行。通过分析建筑环境下传感器网络节点的分布规律，本文设计了优化的无线网格状拓扑结构实现节点对监测区域的无遗漏覆盖。根据应用中网络拓扑可控、节点位置固定等特性设计适合该拓扑结构的具有高可靠性、低时延的LBRA数据汇聚策略以及适用较大规模网络的ZBRA数据汇聚策略。该两种策略都是在尽量节省网络自身能耗的前提下，提高数据的汇聚效率，保障系统的长期稳定运行，利用仿真工具NS2对所设计的协议性能加以验证，仿真实验结果表明所设计的协议满足系统要求。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
致谢  8-13
第一章 绪论  13-18
  1.1 课题研究的背景及意义  13-15
    1.1.1 研究背景  13-14
    1.1.2 研究意义  14-15
  1.2 建筑能耗监测系统研究现状  15-16
  1.3 本文课题来源以及主要内容和结构  16-18
    1.3.1 课题来源  16
    1.3.2 论文结构安排  16-18
第二章 无线传感器网络  18-27
  2.1 无线传感器网络  18-19
    2.1.1 无线传感器网络概述  18-19
    2.1.2 WSN 典型体系结构  19
  2.2 网络层路由协议  19-23
    2.2.1 路由协议研究思路  19-20
    2.2.2 WSN 路由协议分类  20-21
    2.2.3 地理位置路由协议  21-23
  2.3 MAC 层协议 IEEE 802.15.4  23-26
    2.3.1 IEEE 802.15.4 体系结构  23-24
    2.3.2 802.15.4 标准拓扑结构  24-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章 基于位置信息的 WSN 数据汇聚策略  27-44
  3.1 问题提出以及设计目标  27
  3.2 建筑空间中异构网络策略研究  27-28
  3.3 建筑空间网络模型  28-31
    3.3.1 三维空间中节点感测模型  28-29
    3.3.2 BECMS 中的节点部署策略  29-31
  3.4 LBRA 数据汇聚策略  31-36
    3.4.1 模型前提假设  31-32
    3.4.2 网络初始化阶段  32-33
    3.4.3 路由策略  33-36
  3.5 容错机制  36-37
  3.6 NS2 仿真软件介绍  37-41
    3.6.1 NS2 简介  37
    3.6.2 NS2 仿真流程  37-39
    3.6.3 数据流量模型及信号通信范围  39-40
    3.6.4 评价参数  40-41
  3.7 仿真结果分析  41-43
  3.8 本章小结  43-44
第四章 基于区域划分的 WSN 数据汇聚策略  44-54
  4.1 WSN 中节点部署覆盖控制理论  44-47
    4.1.1 空间中节点部署策略  44-45
    4.1.2 二维空间节点规则部署  45-46
    4.1.3 三维空间中继节点优化部署  46-47
  4.2 ZBRA 问题描述  47-49
    4.2.1 网络拓扑模型  47-48
    4.2.2 线状网络特征距离模型  48-49
  4.3 ZBRA 数据汇聚策略  49-51
    4.3.1 网络初始化阶段  49-50
    4.3.2 ZBRA 路由策略  50-51
  4.4 仿真结果分析  51-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章 面向建筑能耗监测的 WSN 设计  54-62
  5.1 监测系统概述  54-57
    5.1.1 系统需求分析  54
    5.1.2 系统目标  54-55
    5.1.3 感测/执行设备以及节点硬件设计  55-56
    5.1.4 节点硬件设计  56-57
  5.2 系统设计方案  57-60
    5.2.1 系统架构  57-58
    5.2.2 本地无线网络规划  58-60
    5.2.3 系统实现的功能  60
  5.3 本章小结  60-62
第六章 工作总结与展望  62-64
  6.1 本文主要研究内容  62-63
  6.2 下一步工作展望  63-64
参考文献  64-68
攻读硕士学位期间发表的论文  68-69
攻读硕士学位期间参与的科研工作  69-70

相似论文

  1. 基于无线传感器网络的电动汽车电池组综合测试技术研究,U469.72
  2. 传感器网络中渐变事件监测研究,TP212.9
  3. 无线传感器网络中定位攻击检测技术研究,TP212.9
  4. 基于功能节点的无线传感器网络多对密钥管理协议研究,TP212.9
  5. 基于LEACH的安全建簇无线传感器网络路由协议研究,TP212.9
  6. 无线传感器网络组播路由协议研究,TN929.5
  7. 基于地理位置的WSNs路由算法研究与改进,TN929.5
  8. 基于ZigBee技术的无线传感器网络研究与实现,TN929.5
  9. 一种自适应选择处理节点的时空查询算法,TN929.5
  10. 无线传感器网络MAC协议的研究,TN915.04
  11. 无线传感器网络节点定位算法的研究,TN929.5
  12. 城市照明管理系统中的时间同步方法研究,TM923
  13. 随机路由在无线传感器网络中的研究与应用,TN929.5
  14. 基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统的研究,TN929.5
  15. 基于行为可信的无线传感器网络入侵检测技术的研究,TP212.9
  16. 基于区域的无线传感器网络密钥管理方案研究,TP212.9
  17. 基于zigbee的智能楼宇环境监测无线传感网络,TN929.5
  18. 基于无线传感器网络的农田环境监测系统路由协议的研究,TN915.04
  19. 面向信息物理系统的IEEE802.15.4MAC协议分析及优化,TP212.9
  20. 足球运动数据采集系统设计,TP212.9;TP274.2
  21. 具有移动节点的无线传感器网络定位算法研究,TP212.9

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
© 2012 www.xueweilunwen.com