无人值守无线传感器网络中可靠数据生存恢复方案

无人值守无线传感器网络(UWSN)通常部署在环境恶劣或敌对环境中,在静态汇聚节点(或基站)部署困难的情况下,感知节点无法完成感知信息的实时汇聚传输,需暂时维持感知数据的生存状态。为增强数据生存概率,提高感知数据的抗损坏、擦除和篡改能力,在建立攻击模型假设的基础上,针对失效节点攻击假设,提出一种基于中国剩余定理加密秘钥分割机制的可靠数据生存恢复方案。利用门限秘钥分割存储机制增强密钥分割存储安全性,确保数据加密分割生存的可靠性,针对恶意节点攻击所造成的不可靠数据恢复威胁,构建基于恢复不一致性的恶意恢复攻击检测方案及基于多数表决的恶意恢复攻击识别机制,确保数据恢复的安全、可靠。

基于无线通信网络的无人值守变电站远程监控方法

在传统变电站远程监控过程中,监控数据需要通过长距离的有线网络或专用通信线路传输,这可能导致数据传输延迟和不稳定性,进而影响变电站监控的监控性能。对此,本文提出了一种基于无线通信网络的无人值守变电站远程监控方法。首先,采用区域覆盖类型的无线通信网络,通过建立多个通信节点覆盖整个待监控区域,实现变电站监控数据的收集。然后,对收集到的监控数据进行格式转换与异常分类,实现对变电站运行状态的实时监控和异常检测。实验结果表明,所提方法的远程监控数据传输完整度始终高于90%,监控的准确性始终被控制在92%~97%范围内。表示所提方法具有较高的监控性能,能够有效促进变电站的智能化管理和运维效率的提升。

无人机辅助传感器网络中吞吐量与节点能量优化方法

无人机凭借其高机动性可以对传感节点进行无线数据采集和无线供能,然而无线数据采集与无线供能是相互耦合的,如何对两者的资源分配和无人机飞行轨迹进行优化是无人机辅助无线供能传感器网络性能的关键。为此,提出了一种联合优化方案,通过交替优化节点接入、无人机三维飞行轨迹和能量数据传输时间分配,最大化最小节点效用。针对无线供能传感器网络模型中最大化最小节点效用问题提出了一个联合优化方案。由于该问题为非凸问题,提出了一个最大化最小节点效用算法(Maximized the Minimum Node Utility Algorithm,MMNUA),采用块坐标下降法将原始问题转化成4个子问题,并利用连续凸近似技术在每次迭代时依次优化4个子问题,使最大化最小节点效用逐渐收敛。与基础无人机方案相比,MMNUA使系统性能分别提升了14.1%、567.5%和177.0%,有效提高了无人机的工作效率,同时所提算法具有良好的收敛性和较小的复杂度。

基于无线传感器的无人值守变电站短期负荷预测方法

为了实现对无人值守变电站资源的有效管理,提出基于无线传感器的无人值守变电站短期负荷预测方法。在考虑组成结构的情况下,构建变电站无线传感器网络,利用无线传感器技术采集并传输变电站实时运行数据。确定设备运行状态、气候等因素对负荷的影响作用关系,通过实时数据特征的提取,确定变电站负荷变化规律,最终得出无人值守变电站短期负荷的预测结果。通过与传统预测方法的对比得出结论:优化设计预测方法的均方误差降低了4.95 kW·h,即优化设计方法具有更高的预测精度。

无人机辅助无线传感器网络的最优拓扑控制与数据采集

无线传感器网络(wireless sensor networks, WSN)广泛应用于实时监测与控制,而无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)作为灵活、高效的数据收集平台也被广泛地集成到系统中。考虑到传感器节点的能量有限,拓扑控制的优化和收集数据量的确定对于延长WSN的生存时间和提高数据满意度至关重要。因此,提出了一个关于传感器拓扑控制和采集数据满意度的联合优化问题,并将传感器关联的子问题建模为背包问题。首先,通过模糊C均值(fuzzy C-means, FCM)聚类算法初始化WSN得到所选择的簇头(cluster head, CH);然后,通过块坐标下降(block coordinate descent, BCD)算法得到最优的采集数据量,并提出基于蚁群优化(ant colony optimization, ACO)的传感器关联方案来解决背包问题;最后,实验模拟结果表明,所提算法可以有效降低WSN的能耗和传输延迟。

无人值守传感器网络的低通信成本存储算法

针对无人值守传感器网络的数据存储问题,提出了一种低通信成本的分布式数据存储算法。算法采用步数为cn的定向随机游走机制,将网络中的k个源数据包按照一定的接收概率分散存储到了网络中所有的n个节点,在每个节点形成了一个存储数据包。实验表明,基于该算法的存储过程完成之后,即使有部分传感器节点损坏,sink节点只要随机收集到k+ε(ε≥10)个存储数据包,就能成功计算出原来的k个源数据包。与具有代表性的基于LT码方法相比,该算法在节约sink节点访问成本的同时,也将网络的通信时间复杂度从O(n ln n)降到了O(n),具有良好的应用潜质。

船载测控雷达高频接收机无人值守功能的设计

随着我国航天测控事业的发展,在轨航天飞行器数量逐年增加,陆地测控站已经由原来的人工操作模式过渡到自动化运行模式;但是在日常工作中,船载S频段测控雷达高频接收机仍需频繁借助人工进行本地开关机,并且在跟踪飞行目标过程中需要人工进行现场识别并设置信号工作频点,存在时效性差和工作效率低的问题;为解决此问题,设计一种设备远程加去电、飞行目标极化判断和频点自动识别设置系统;该系统采取非侵入式,可在常态化任务和海上测控任务中进行灵活切换,不影响系统原有工作方式;该系统基于LabWindows/CVI环境平台控制网络继电器和频谱仪实现了高频接收机的远程加去电、目标信号自动搜索捕获和跟踪旋向和点频设置,提高了船载测控站完成常态化任务的时效性和可靠性。

无人值守传感器网络的一种分布式数据存储算法

针对无人值守传感器网络的数据存储可靠性问题,提出一种实现简单、性能高效的分布式存储算法。算法采用定向随机游走规则,将网络中的k个源数据包传递到网络中所有的n个节点,网络中的每个节点按一定的概率接收一个新到达的源数据包并将其异或到之前存储的存储数据包中。数值实验表明:存储过程完成之后,即使有部分传感器节点损坏,Sink节点只要收集到任意k+ε,ε≥8个存储数据包,就能计算出原来的k个源数据包;与相关文献提出的基于LT码的方法相比,本算法节省存储过程中各传感器节点约61%的通信成本,同时降低Sink节点约40%的访问成本,具有较好的应用潜质。

基于无人机的无线传感器网络数据采集研究

利用无人机对地面无线传感器网络的数据进行收集是常见的方式,尤其是当地面通信缺少中继时非常有效。但此方式需要对无人机的运行轨迹进行有效的规划,进而实现传输效率稳定以及能耗的平衡,使得无人机在单次起飞条件下能够覆盖更广的范围,能够对传感器的数据进行更为有效的收集。基于此,文章从无人机无线传翰网络数据采集现状及面临的挑战入手,分析了其优化需求与基本原则,同时按照无人机轨迹、传感器节点2个维度对其优化方式的计算公式进行了模型建立,以期为指导实际体系建设提供参考。

大平煤矿无人值守主井提升系统自动化改造探究

本文以大平煤矿主井提升系统自动化改造为例,浅析了主井提升系统自动化改造中遇到的共性问题,即系统扩展及兼容性问题、系统对现场环境及状态监控的不完善、箕斗挂煤的监控问题及主井煤仓仓位信号问题。这些问题的解决为其他单位在自动化改造过程中提供了参照。

架空乘人装置无人值守功能的实现与效果分析

针对无人值守系统的改造需求首先完成了自动控制系统流程的总体设计;而后,重点对架空乘人装置中自动启停功能、越位、拉线急停保护功能超速、欠速以及打滑保护功能实现的控制流程进行设计,从而完成了无人值守系统的核心设计;最后,对无人值守系统在架空乘人装置的实际应用效果进行综合评估,取得了理想结果。

无人直升机风场无线传感器网络测量系统设计与试验

为了实现田间多点、多风向、可移动、实时采集无人直升机旋翼气流在作物冠层所形成的风场相关参数,设计了一种风场无线传感器网络测量系统,对该系统风速测量时的可靠性进行了分析和田间试验检验。系统由若干三向风速传感器无线测量节点(WWSS)、无人直升机位姿信息测量模块(FGPS)以及智能总控汇聚模块(ICFN)组成,试验结果表明:选用叶轮风速传感器设计的三方向风速无线测量节点风速平均测量相对误差不大于3.52%,最大绝对误差为0.2 m/s,且各叶轮风速传感器之间无显著差异,变异系数不大于4.41%,能够可靠准确地测量风场内相应的风速值;三方向安装支架可方便地将三方向风速无线测量节点置于水稻田间,智能汇聚节点(ICFN)和WWSS节点以星形拓扑结构通过无线数据传输方式组网,非常适合在田间进行多点、多风向、可移动、实时采集数据;此外,FGPS模块采用RTK GPS等高精度传感器测量直升机的位姿信息,有利于后期开展授粉作业影响因素的综合分析,为开展无人直升机用于水稻制种辅助授粉的田间作业参数优选提供有效工具。

瓦斯抽采泵站无人值守系统气体测量技术改造

采用热导型甲烷传感器和涡街流量计测量气体浓度和流速,测量精度和可靠性较低。为了解决上述问题,将红外型甲烷传感器和V锥流量计应用于地面瓦斯抽采泵站气体监测,并讨论了相关的安装和使用注意事项。

架空乘人装置无人值守功能的实现与效果

为进一步提升架空乘人装置在实际运行过程中的安全性和运输效率,在分析其工作原理的基础上,首先,针对其无人值守系统的改造需求完成了自动控制系统流程的总体设计。而后,重点设计了架空乘人装置中自动启停功能与越位及拉线急停保护功能、超速、欠速以及打滑保护功能实现的控制流程,完成了无人值守系统的核心设计。最后,综合评估了无人值守系统在架空乘人装置的实际应用效果。

港口悬臂式堆料机无人值守自动堆料控制系统设计与应用

在全球港口智能化和信息化建设不断推进的背景下,秦皇岛港煤五期与时俱进,对悬臂式堆料机无人值守自动堆料控制系统设计及应用进行了探索与研究,从堆料机监控和远程集控、工业遥控器无线控制以及无人值守自动堆料三大方面入手,最终实现堆料机无人值守自动堆料作业。在提高生产效率,降低作业成本的基础上,此系统可以使生产作业、设备运行、货运质量等方面的安全性得到有效的保障,为实现单机无人值守自动升级提供了完整的实施方案及技术参考。

应用无线传感器网络的月表环境长期无人监测系统构想

针对月表昼夜温差大、月壤结构松散、空间辐射强的特点,提出一种应用无线传感器网络的月表环境监测系统构想,实现对月表环境的长期无人监测。该系统分别由月表无线传感器网络、月球中继卫星、地球中继卫星和地球地面站组成。通过月表无线传感器网络节点上的太阳能电池设计,实现节点的可持续工作。通过节点外形设计和采用电帘除尘技术,可防止节点被月尘掩埋。节点采用热控包覆和主动热控措施,能适应月球高低温环境。为提高无线传感器网络的生命周期,提出一种基于能量均衡的路由技术。针对月表环境监测系统,设计了月表-月球中继-地球中继-地球地面站的通信协议栈,地月中继通信技术能保证月表环境参数实时传回地面。与微波探测、月球车探测等传统月表环境探测技术相比,文章提出的系统具有能抵近探测、探测对象多、探测范围广、探测时间长、系统可靠性高和成本低的优势。

应用无人机实现地面无线传感器网络通信中继的探讨

提出了应用无人机实现地面无线传感器网络远程通信中继的方案,对方案的可行性进行了分析,通过与卫星中继、有人机中继的比较具体论述了无人机通信中继的必要性和优越性。分析了系统的总体结构和作战信息链路,对整个系统的关键技术即数据融合技术和数据链技术进行了探讨,并针对战场应用提出了相关的设想,为应用无人机进行战场通信中继的预先研究奠定了基础。

一种基于无线传感器网络的水质监测pH值感知节点硬件设计

针对目前水质监测的需求,提出一种基于无线传感器网络的水质环境监测pH值感知节点硬件实现方案。该设计方案主要包括pH值水质参数采集模块、微处理器模块、无线收发模块和电源模块4部分,可对不同湖、河流等水环境参数pH值进行实时监测。本文详细介绍pH值感知节点的每个功能模块以及程序流程。由于采用了无线传输方式,该系统解决了有线通信方式存在的部署困难,难以扩展、升级等诸多问题,具有低功耗、低成本、部署灵活、维护方便等优势,具有广阔的应用前景。

基于能耗信任值的无线传感器网络Sybil攻击检测方法研究

无线传感器网络在应用过程中常遭到Sybil攻击,遭到攻击时将导致数据丢失甚至网络瘫痪。现有的Sybil攻击检测方法存在通信成本高、内存开销大等问题,很难实际应用于无线传感器网络的攻击检测之中。本文提出一种轻量级的基于能耗信任值的无线传感器网络Sybil攻击检测方法,该方法采用两级检测的方式防御Sybil攻击,在每级中首先利用节点ID和位置进行初步检测,接着根据节点的剩余能量和定时窗口计算能耗信任值,最后对传输数据进行融合,减少通信开销。仿真实验结果表明该方法具有较高的检测准确率、较低的通信和内存开销。

基于无线传感器网络的无人机农田信息监测系统

移动无线传感器网络技术为农田信息监测提供了高效可行的技术手段。该研究根据南方农田地块相对分散、丘陵山地多,农情信息获取环境恶劣、采集数据时间周期长、网络分割成块的特点,利用UAV（unmanned aerial vehicle）具有的高效、灵活的特性,结合低功耗无线传感器网络,提出一种满足南方农田信息获取采样和数据业务需求的三层架构的无线传感器网络体系结构TUFSN（three-tire unmanned aerial vehicle farmland sensor network）,其由数据采集层、中继传输层和移动汇聚层组成,该体系结构具有系统结构合理、可扩展性好、系统整体能耗低等特点。通过仿真可得中继节点RN（relay node）的缓存大小范围为3-13k B,系统试验中携带移动节点的UAV以1m/s的速度、15 m的高度在农田上空飞过,飞行过程中与地面中继节点通信并采集农田信息,UAV与地面中继节点的平均通信时长为26 s,仿真和试验表明,基于UAV的三层架构农田信息采集无线传感器网络很好地满足了南方地区农田信息数据采集和监控的生命周期长、传输数据可靠、覆盖面积广的要求。