煤田无线传感网高温采集及同步休眠控制方法

为推动煤田火区无线传感器网络朝大规模组网方向发展,以移植了开源操作系统TinyOS的片上系统CC2530为开发平台,扩展两线总线I^2C口连接纽扣电池用备用电池的外部时钟芯片PCF8563,保证节点在电池供电不足的情况下也能协调全网节点的同步休眠,且休眠时间间隔周期T在大于节点工作周期T_w的范围内可按年、月、日、小时、分钟随意设定;当节点处于工作状态时,用通用输入/输出(GPIO)口模拟高温传感芯片MAX6675的串行同步输出(SPI)工作方式,以获取特定环境下的高温数据。在不同工作环境下对节点进行测试,测量结果正确,反映了不同工作环境下的温度呈现规律。当设置不同休眠间隔时,节点间时间标准差小于1,休眠同步达到一致,一定时间内累积的时间差在同步休眠控制策略下及时得到调整,网络功能正常,具有较好的可扩展性。

无线传感器节点的非同步休眠节能方法

为了更高效地使用节点能量,针对周期监控型无线传感器网络提出了一种负载自适应的节点非同步休眠方法。该方法无须在节点间进行时间同步,而是通过记录节点在多个采样周期内的时隙状态进行自适应休眠,这些状态包括数据收发、信道争用冲突和空闲侦听等。采用这种方法能能使节点在高负载时自动减少睡眠时间,在低负载时自动增加休眠时间,并能在保证网络服务质量的前提下提高节能效果。仿真实验表明,在同等条件下本文方法相比S-MAC和T-MAC降低能耗约81.7%和57.1%。

同步休眠机制MESH网络在长边坡监测中运用的研究

针对传统的边坡监测信号有线传输方式无法满足长边坡监测需求,提出利用同步休眠机制MESH网络自组网,通过时隙的划分,实现分时发送数据,进而实现对长边坡的监测,从而扩大边坡监测范围,达到对边坡稳定性的预判、预防,避免重大的人员伤亡及经济损失。

一类基于同步多重休眠的损失制分组排队

针对经典的损失制排队系统引入同步多重休眠机制,将系统中所有服务台分为两组:Ⅰ组服务台始终保持运行状态,以保证系统的响应性能;Ⅱ组服务台处于一种动态休眠模式,以实现节约能耗的目的。基于该方案,本次研究建立了一个M/M/m+n/m+n损失制分组排队模型,通过构造四维马尔科夫链,得到模型的稳态概率分布,并进一步推出系统的两个性能指标:顾客平均逗留时间和系统节能率。此外,利用数值结果分析了休眠阈值K对两个性能指标的影响。

带优先权用户和半休眠机制的云系统节能分析

针对云用户呈指数增长现状,云环境下为了在保证用户服务质量的同时降低系统能耗、提高系统收益的问题。提出运用带抢占优先权和服务台同步工作休假的M/M/c排队模型对云系统性能和系统收益进行建模分析。建立三维Markov过程,得到其无穷小生成元矩阵,采用拟生灭过程理论求出系统的稳态分布,得出两类顾客的平均队长、内存溢出率、系统总能耗等稳态性能指标,并建立相应的系统收益函数。通过数值模拟探讨参数对系统稳态性能指标的影响,研究VM半休眠机制对系统总能耗的影响以及参数对系统收益函数的作用规律。在保证两类顾客服务质量的前提下,通过动态调整VM数、内存空间和服务率来降低系统总能耗、增加系统收益。

基于(N,T)休眠机制的云计算中心节能策略及优化

随着云应用种类的不断增多及数量的持续增长,云用户对响应性能的需求呈现出多样化趋势,同时云计算中心对其节能水平的要求越来越高。为了在保证云计算中心节能效果的前提下,提高云用户响应性能,面向云数据中心的虚拟机引入(N,T)休眠机制,提出一种虚拟机节能策略。结合唤醒阈值N及长度为T的休眠计时器,建立多重同步休假随机模型,刻画节能策略的随机行为。运用拟生灭过程及矩阵几何解方法进行理论分析,基于蒙特卡罗方法进行系统仿真,在不同云服务参数下定量分析休眠参数与唤醒阈值对云系统节能水平及云用户请求平均响应时间的影响。基于不同性能指标之间的折衷关系,建立系统成本函数,改进飞蛾扑火优化(MFO)算法,给出节能策略的联合优化方案。

采空区温度监测系统路由感知与汇聚节点设计

为了实现对采空区温度信息的长期监测,提高采空区温度监测系统的健壮性、稳定性,克服传统有线监控系统抗毁性差、部署不便的问题,提出并设计了基于无线传感器网络的路由感知节点与汇聚节点,所设计的路由感知节点具有同步休眠功能和同步自组织路由功能,汇聚节点控制全网,解决了传统无线传感器网络路由节点功耗过高及路由健壮性问题,保证采空区温度监测系统具有的足够长的生命周期。

基于ZigBee与NB-IoT技术的白蚁侦测系统设计

白蚁是一种破坏性极大的世界性害虫,其危害范围十分广泛,包括房屋建筑、交通设施、江河堤坝等都是它的危害对象。这些危害不易被人察觉,但是一经发现往往后果已十分严重。现有的白蚁防治手段主要是通过大范围喷药来实现的,这种方式不仅效率低、成本高,还会对环境造成大面积污染。针对上述技术不足,设计一种将ZigBee与NB-IoT技术融合的新型白蚁侦测系统,该系统采用独创的白蚁侦测装置,能够高效准确地侦测蚁情;ZigBee-NB-IoT网络架构覆盖范围广且性价比高,实现信息的集中管理并能够有效稳定地将数据上传至云服务器;系统创新性地采用MSP430芯片作为侦测节点的"休眠保姆",实现全网同步休眠机制,最大程度上降低功耗,使系统能够长时间实时监测白蚁信息,工作人员可以通过终端设备查看侦测点的蚁情信息并进行精准灭杀,这样既提高了白蚁防治的效率又减小了对环境的污染。

无线传感器网络跨周期应答的信息传输方法

针对同步休眠机制无线传感器MESH网络,提出一种允许跨周期应答的信息传输方法,以提高数据传输成功概率,降低网络中信息流量,从而降低路由通信工作时间,达到降低网络中各节点功耗的目的。将跨周期应答应用到地质灾害监测自动化系统中,较大程度地降低了无线传感器节点的功耗。

无线自组网在煤矿上的应用

随着RFIC技术的发展,无线射频芯片得到了广泛的应用,传感器、智能仪表无线化成为未来发展的主流。矿用传感器由于其特殊的应用环境,无线传感器与传统的有线传感器相比具有无需布线、安装方便、维护简单等优点。