多微网系统的安全能量路由机制

随着分布式能源在配电网中所占比重的增高,包含多个分布式发电单元的多微网系统(multi-microgrid system,MMS)受到人们的广泛关注。为降低铺设、布线和维护成本,MMS倾向于采用无线通信技术来实现其运行、控制及保护等关键功能,而这必然加大信息传输的风险,但目前对MMS的研究主要围绕物理控制防护展开。为此结合密码学技术,对MMS的安全能量路由机制进行了深入研究。首先分析了MMS面临的信息安全问题,指出其在完整性、可用性和机密性方面的安全风险。然后基于Io Ius框架和逻辑密钥层次结构,分别从微网和大电网发出能量请求两方面设计了其安全能量路由机制。最后针对能量路由机制的密钥管理问题,设计了相应的密钥管理方案。方案分析结果表明了所提机制的可行性。

水下无线传感器网络能量路由协议的仿真研究

水下无线传感器网络对海洋战场的监测要求实时性较强和路由时延较小。针对水声信道传输特点,将路由选择问题转化为非线性规划问题,提出一种基于表驱动路由协议设计思想的选优能量路由协议。该协议在数据传送时总是选取目标函数解较优的路径,从而能够高效利用传感器节点的能量,同时均衡各节点的能量消耗。仿真结果表明,相对于传统能量路由协议,该协议能够有效地延长水下无线传感器网络的生存周期。

概率可通链路的无线传感器网络最小能量路由

考虑了概率可通链路的无线传感器网络最小能量路由,并对其进行了研究,从理论上分析了链路依概率可通时,理想情况下的最小能量路由,并给出了考虑概率可通链路的最小能量路由算法PRLMER,该算法基于地理位置信息,考虑实际的链路可通概率,实现最小能量路由。仿真结果表明,与GPSR算法相比,PRLMER在保证比较高的分组递交率的同时大幅降低了分组的端到端能耗。

无线通道交换网络能量路由优化选取方法

传统的无线通道交换网络能量路由选取方法由于缺少对能量消耗模型的建立和分析,普遍存在着网络总能量消耗较大、剩余能量较少等问题。为此,提出新的网络能量路由优化选取方法。该方法建立了能量路由模型对无线通道交换网络能量路由消耗进行分析,并定义能量消耗模型,在此基础上采用邻居节点能量平衡算法计算出各网络节点的父节点地址,获取具有最小能量代价的节点,来减少网络中剩余能量路由请求分组,降低无线通道交换网络的能量消耗,实现无线通道交换网络能量路由优化选取。实验结果表明,所提方法的网络总能量消耗较小、剩余能量较多且网络通信延迟较小,更具有应用优势。

扩散受限的多层次能量路由

对无线传感器网络路由协议进行了深入的研究,以定向扩散路由为研究对象,提出一种扩散受限的多层次能量路由算法(RDMER);在路由的建立阶段应用分簇的思想把兴趣和探测数据的扩散限制在簇头和临界点之间;梯度的建立过程中充分考虑节点的发送消耗和剩余能量,建立了基于能量的优先级路由。经OMNeT++仿真表明:该算法较定向扩散有效降低了平均能量消耗,显著延长了网络的存活时间。

基于AODV且考虑重传的节省能量路由协议

提出了一种节省能量的按需路由算法REAODV。该算法在选择路由时,将不可靠链路上进行可靠数据传输所消耗的总能量(包括重传所消耗的能量)作为选路指标,并且采用跨层优化功率控制技术分配链路上各节点发送功率,达到能量花费最小。通过仿真,将该算法与标准AODV进行了性能对比。

低压直流系统户用能量路由装置研究

为了推进低压直流系统在用户侧的应用进程,研制一种兼容交流电网、分布式能源及储能输入并可输出交直流电的户用能量路由装置,该装置由功率变换子系统、监控及保护子系统组成。户用储能单元容量根据其独立供电时维持负荷工作所需时间确定。其控制方案的主要目标是维持直流母线电压在合理区间,且优先使用光伏模块发电。经测试,该装置可以有效协调接入系统的多类型电源,为用户侧各类负荷提供高质量的交直流电力供应。

基于改进能量吸收电路的无刷双馈电机异步起动控制方法

在工业应用中,为了保证无刷双馈电机调速系统的经济性,控制侧一般采用小容量变频器,因此通常采用异步起动控制方法进行起动。现有起动控制策略和所需设备较为复杂,或者需要特定的电机结构才能实现。针对这些问题,该文提出一种改进能量吸收电路的调速系统拓扑。并基于无刷双馈电机同步-异步相串联等效电路对电机的异步起动转矩特性进行了分析,推导了新拓扑的等效串联电阻表达式。据此设计了无刷双馈电机定时间定导通比、定转速定导通比的异步起动控制方法,在不增加额外设备的基础上,实现了无刷双馈电机的异步起动控制。仿真和实验结果都证明了控制方法的可行性。该方法简化了无刷双馈电机异步起动控制算法的开发难度,有利于无刷双馈电机调速系统的推广。

采煤机摇臂振动能量收集电路的设计

采煤机摇臂产生的振动能量充足,可进行收集为无线状态监控系统供电。其中振动能量收集接口电路是能量收集的关键部分,为提高能量收集效率,保证采煤机摇臂无线传感器网络可靠稳定工作,设计出符合采煤机工况环境的双并联同步开关电感电荷提取电路(DPSSI-SECE),包括原理分析、理论计算及软件仿真。针对采煤机摇臂振动频率的复杂性,难以产生精确的控制信号,提出了基于STC15W4K32S4单片机的电流信号过零点控制方法。结果表明DPSSI-SECE电路输出功率最高可达760μW,与SECE(同步电荷提取)电路相比输出功率提高了近194.6%,约为其2.8倍,且在负载变化时输出功率基本保持不变;同时利用软硬件电路所产生的控制信号与直接计算法相比误差仅为0.6%。

压电俘能器接口电路的仿真与实验研究

为了提高涡致振动压电俘能器的能量收集效率和更好地适应接口电路负载变化,提出了一种增强型串联同步开关电感接口电路(ES-SSHI)。通过理论分析得到了接口电路能量收集效率的计算公式,然后利用Multisim电路仿真软件对增强型串联同步接口电路进行仿真分析,得到了接口电路输出功率随负载的变化曲线。最后实际搭建了涡致振动压电俘能器风洞测试装置和接口电路,对俘能器接口电路的实际采集功率进行测试和分析。结果表明ES-SSHI电路的理论功率为220μW,仿真最高输出功率为265.1μW,实验最高输出功率为98.2μW,输出功率相比目前比较流行的电路明显较高,同时负载适应性更强。

压电能量收集技术的研究现状与发展趋势

综述了压电能量收集技术的国内外发展现状,从压电材料、机械结构和电路设计等方面的研究动态和进展进行了分类和阐述。重点分析了压电能量收集装置机械结构的优化方法,并对基于上变频转换法、多模态法、频率调谐法、多方向振动能量收集法和非线性法等不同种类机械结构优化方法的能量收集器的优缺点进行了对比。此外,还分析了数字开关控制电路和芯片集成控制电路在电路设计方面的优化方案。最后,结合目前压电能量收集技术存在的问题,在压电材料性能的提升、能量收集器机械结构的优化、能量收集器电路结构的优化以及混合能量高效收集等四个方面的技术创新点的基础上,对压电能量收集技术未来的发展趋势和发展重点进行了展望。

基于能量感知的ad hoc路由算法研究

针对移动ad hoc网络终端能量资源受限对全网路由的影响,提出一种具有终端节点能量感知的路由协议(EARP,energy-aware routing protocol)。该协议能够根据单个节点能量的使用情况以及全路径的能量消耗情况选择不同的传输路径,在路径断裂时,增加本地维护策略,有效减少了由此引起的发包重传情况,提高了路由效率。通过节点能级的设定,防止链路传输过程中由于能量耗尽而导致的路由断裂情况。经过NS2仿真实验与其他相关路由协议进行比较,结果表明在相同的实验环境下,该路由协议能够有效均衡负载,保护低能量节点,延长网络生存时间。

激光测距机在线能量监测系统设计

本文基于无人值守条件下对激光测距机发射能量进行直接人工测量较为困难,为了防止激光器能量下降影响激光测距机性能,需要对测距机工作状态进行实时监控这一需求设计了激光测距机在线能量监测系统。对能量探头的结构与检测位置进行了研究,并设计硬件电路实现能量测量。本文设计的在线能量监测系统可以在不影响测距机测距能力的情况下实现kHz量级重频激光测距机的宽量程实时能量监测,并满足小型化、集成化设计要求。

基于超图的能源互联网最小能量损耗路由算法

针对传统路由策略应用在基于电动汽车的能源互联网分配模型中会造成能源传输损耗问题,提出了一种基于超图的最小能量损耗路由算法。首先,设计了一种基于能量规划的能源超图拓扑建立方法,将传统电力能源拓扑网络抽象成基于能量规划的超图模型;其次,针对超图模型提出最小能量损耗路由策略,计算出能量损耗最小的能源输送路径,实现了对能源传输网络的能耗损失的控制。在超图模型的基础上通过与传统Dijkstra算法进行实验比较分析,证明该方法可以有效缩短能量传输规划时间,减少能源输送过程中的能量损耗。

MANET网络中节约能量的组播路由协议

从平衡节点能量消耗的角度出发,考虑无线广播的特性,提出了一种新的节约能量的组播路由协议。基本原理是,利用Wireselthier等提出的最小增量的思想,考虑不同节点能量消耗的不平衡,提出一种节约能量的multicast树构造算法,在使网络的总能量消耗减小的条件下实现节点能量消耗的分布平衡。协议通过区域预测机制来维护multicast树。

一种新的Ad Hoc网络中节约能量的广播路由协议

移动AdHoc网络中移动节点通过电池来供应能量,如果部分电池的能量被耗尽,整个网络将变成多个分离的网络,网络的生命周期减小。在路由协议的设计中如何有效地使用能量、延长网络的生命周期有重要的意义。论文对已知的节约能量的广播路由算法进行了讨论,并从平衡节点的能量消耗的角度出发,提出了一种新的节约能量的路由算法AMLE。AMLE通过Prim算法构造一个具有MLE(MinimumLongestEdge)性质的广播树,并通过区域预测机制来维护广播树,在不增加节点总的能量消耗的前提下平衡各节点的能量消耗。

基于车载自组织网络的数据和能量协同路由算法

针对车载自组织网络中路边单元具有较高碳足迹和部署成本的问题,提出一种车载自组织网络中数据与能量协同的路由算法,通过路边单元间的能量合作及路边单元与下行车辆能量传输的方法,实现网络生命周期最大化.其中路边单元节点可从自然界和车辆中收集能量,并通过能量协作将路边单元节点获得的部分能量传输给邻居路边单元节点.通过分析数据速率、传输功率和能量传输,解决了能量和数据路由中最大网络生命周期的问题,确定了能量和数据路由联合优化策略的必要条件,并基于分布式Lagrange-Newton迭代算法更新数据流、能量流和功率控制,使算法能更快地收敛到最优操作点.实验结果表明,在车载自组织网络中的能量合作框架可有效改善网络生命周期.

一种无线传感器网络能量平衡路由

根据无线传感器网络能量受限的特征,提出一种基于能量平衡的路由思想,即不仅考虑了路径通信能耗,而且考虑了传感器节点剩余能量以及负载等情况,从多角度节能和延长整个网络的寿命.提出一种智能蚁群算法,求解该能量平衡路由问题.该算法中,若蚂蚁走过的当前路径比以往最佳路径更优,则加强当前路径信息素,并用当前路径取代最佳路径,否则减弱当前路径信息素.对路径的信息素采取不挥发策略,以减少路径信息素差异,增加解的多样性.实验验证了该算法的有效性.

无线传感器网络能量多路径路由研究

研究了无线传感器分层网络模型及能量多路径路由机制.为解决现有协议的缺陷,提出了改进型能量多路径路由协议(IMP-EA),建立了路由算法.以网络寿命和丢包率作为评价指标,对改进型能量多路径路由协议和其它3种路由协议进行了仿真实验.仿真结果表明,改进后的协议有效地延长了网络的生存时间,提高了数据转发效率.*

一种具有能量感知的多路径Ad hoc路由算法

该文针对无线移动Adhoc网络的动态变化拓扑逻辑,存在单向链路,节点能量有限等特点,提出了一种具有能量感知的多路径路由算法。该算法是一种反应式的基于路径池的多路径路由算法,数据和应答消息的路由根据路由池中路径的性能尺度,即跳数、可靠性和剩余能量以一定的概率分布随机选择。路径的可靠性和剩余能量在数据传输过程中动态更新。仿真结果表明该算法能有效地延长网络的生存时间。