采用水下傳感收集的自然環(huán)境論文范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了采用水下傳感收集的自然環(huán)境論文參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

1國內(nèi)外研究技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

（1）中提出了一種能量自獲取管理系統(tǒng)，其中生能器件是太陽能光伏電池和風(fēng)能發(fā)電機(jī)，儲(chǔ)能元件是鋰離子電池和超級(jí)電容器，考慮到鋰離子電池的自放電現(xiàn)象較弱，充放電的次數(shù)較少，而超級(jí)電容器則剛好相反。因此，將太陽能光伏電池作為主能源向傳感器節(jié)點(diǎn)宮供電，并同時(shí)給鋰離子電池供電，風(fēng)能發(fā)電機(jī)則作為輔助電能給超級(jí)電容器充電，超級(jí)電容器充滿電后便將能量快速的轉(zhuǎn)移到鋰離子電池中。這種采用鋰電池配合超級(jí)電容器的供電方式廣泛的應(yīng)用在自獲取能量的傳感器節(jié)點(diǎn)中。從生能元件的角度考慮，中使用太陽能光伏電池和溫差電池為生能元件，其中溫差電池粘貼在太陽能光伏電池的背面，通過太陽能光伏電池工作時(shí)候的背溫和環(huán)境中的溫差來發(fā)電。振動(dòng)的能量也能為傳感器節(jié)點(diǎn)提供能量，振動(dòng)能量采集器件可以是機(jī)電式或者壓電式，其中采用壓電式的裝置比較多。比較了集中能量采集器的特性，并建立了相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換模型，以應(yīng)用在無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)仿真中。中自制了一種自獲取水下能量的裝置，利用不同的金屬材料在電解質(zhì)溶液中放電的原理，通過多片這樣的電池為傳感器節(jié)點(diǎn)供電，這中電池充分利用水下環(huán)境，為水下傳感器網(wǎng)絡(luò)提供了一種全新的供電方式。

（2）關(guān)于水下傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的部署研究，國內(nèi)外現(xiàn)在研究的比較多的是水下三維環(huán)境下的節(jié)點(diǎn)部署。提到了一種部署網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的方法來最大化網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。但是，目前針對(duì)具有自獲取能量的水下無線傳感器節(jié)點(diǎn)的部署研究還沒有開始，在這樣的部署條件下，傳感器的部署除了要考慮水下的三維環(huán)境以及通訊媒介的改變外，還要綜合考慮節(jié)點(diǎn)的能量以及能量采集的便利性。因此這是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域。

（3）針對(duì)于水下傳感器節(jié)點(diǎn)的路由研究，考慮到水聲信道傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由跟陸地上的傳感器網(wǎng)絡(luò)有著明顯的差異。《水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量路由協(xié)議的仿真研究》提出一種基于表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議設(shè)計(jì)思想的選優(yōu)能量路由協(xié)議能夠有效的延長網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。也是采用類似的路由算法。

2.項(xiàng)目研究內(nèi)容、研究目標(biāo)以及擬解決的關(guān)鍵問題

2.1研究目標(biāo)

（1）綜合考慮影響路由協(xié)議的因素，通過設(shè)定不同的影響權(quán)值來實(shí)現(xiàn)最優(yōu)路由算法，以便于適應(yīng)不同的檢測環(huán)境。

（2）采用新的傳輸機(jī)制，降低網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延和傳輸錯(cuò)誤率。

（3）構(gòu)建基于基站式的檢測網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，路由算法由基站根據(jù)影響因子實(shí)時(shí)調(diào)整，檢測節(jié)點(diǎn)定時(shí)與基站同步路由算法，在降低水下傳感器能耗的同時(shí)，由于其是基于基站的廣播方式，提高了系統(tǒng)的可拓展性。

2.2研究內(nèi)容

本項(xiàng)目旨在實(shí)現(xiàn)基于自獲取能量的水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署和路由研究。在項(xiàng)目期間，將針對(duì)于目前的所做研究結(jié)合研究目標(biāo)概括以下三點(diǎn)主要內(nèi)容：

（1）完善協(xié)議MAC層傳輸機(jī)制算法。

●完善課題組提出的OVSF傳輸機(jī)制，其依據(jù)下面公式實(shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)之間的不相干數(shù)據(jù)傳輸。此機(jī)制成熟地應(yīng)用在水下無線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，降低網(wǎng)絡(luò)延時(shí)同時(shí)提高能量利用率。

●實(shí)現(xiàn)基于優(yōu)先級(jí)的傳輸機(jī)制，最大程度優(yōu)化傳輸路徑

（2）基于基站式的路由廣播機(jī)制

●基于層次分析（AHP）的路由算法，實(shí)現(xiàn)不同檢測環(huán)境下通過調(diào)整不同的權(quán)值來優(yōu)化路由協(xié)議。

●構(gòu)建基于基站的檢測網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基站實(shí)時(shí)檢測影響路由協(xié)議的因素變化情況，并且根據(jù)相應(yīng)的權(quán)值計(jì)算并廣播相路由協(xié)議，水下節(jié)點(diǎn)會(huì)依據(jù)設(shè)定的閥值來決定是不是改變目前所用傳輸路由協(xié)議。

（3）實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)持久工作，能量來源為自獲取（分為節(jié)點(diǎn)獲取和基站獲取）。

●基站是基于太陽能、風(fēng)能等自然能量，采取自獲取的方式來補(bǔ)充電池。

●節(jié)點(diǎn)采用在現(xiàn)在國外提出的生物能的基礎(chǔ)上改進(jìn)型，提出基于三個(gè)階段數(shù)據(jù)傳輸算法，實(shí)現(xiàn)最大化利用能量的前提下去實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無差別傳輸。

2.3擬解決的關(guān)健問題

（1）如何在自獲取能量的前提下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的持久工作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在最優(yōu)的路由協(xié)議下數(shù)據(jù)通信將是本項(xiàng)目的重點(diǎn)解決難題。

（2）基于OVSF和優(yōu)先級(jí)的算法：優(yōu)化課題組之前提出的算法同時(shí)將算法成熟地應(yīng)用在項(xiàng)目所提出的協(xié)議中，達(dá)到時(shí)延和能量利用率的要求。

3.項(xiàng)目的特色和創(chuàng)新之處

本項(xiàng)目旨在研究基于自獲取能量的水下無線傳感網(wǎng)絡(luò)的部署和路由研究，和以往此方向的研究相比，本研究項(xiàng)目的特色和創(chuàng)新之處在于：

（1）采用自獲取的方式來解決節(jié)點(diǎn)能源問題，大幅度地增加網(wǎng)絡(luò)的使用壽命。

（2）采用OVSF碼與基于優(yōu)先級(jí)的傳輸機(jī)制，降低網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延。

（3）采用層次分析法來更加全面的計(jì)算路由算法參數(shù)，并且提供實(shí)時(shí)的監(jiān)控，及時(shí)更新傳感網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議，達(dá)到最優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸。

作者：付炳炳張俊濤單位：鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院