无线传感网中生命最大化的泛在数据收集协议

提出一个网络生命周期最大化的泛在数据收集协议MULAC。MULAC以用户所在当前位置为圆心,半径为r的区域内选择一个节点v。以v为根构造一棵最大化生命周期树T。网络中的节点可以通过T传送数据给v,数据采集者可以通过v接收到网络中的全部数据。当数据采集者移动到其他位置,T将根据用户新的位置改变根节点,并且以最小的能量耗费调整树结构,从而延长全网的寿命。在收集数据过程中保证无线传感器网络生命周期最大化是一个NP完全问题,MULAC能够近似最优地解决此问题。仿真实验和理论分析表明,MULAC能有效延长网络生命周期。

无线传感网中基于信息增益最大化的泛在数据收集算法

基于移动设备的泛在数据收集是目前的研究热点。然而现有的数据收集方案关注的重点是提高数据收集的可靠性和能效,很少考虑传感器数据携带的信息价值。此外,移动用户可能没有足够多的时间收集周围传感器的所有数据。因此,有必要收集对于用户来说价值最大的数据。本文提出一种基于信息增益最大化的泛在数据收集算法。该算法首先利用移动设备可用容量估计值和传感器需求来自动确定数据收集树构建的最大层数,然后通过数据收集树的迁移来支持移动用户在自身移动性不受限制的条件下进行分布式数据收集。此外,移动用户可以根据自身速度,动态估计可以用于数据收集的设备容量。仿真实验结果表明,与当前最新的其他算法相比,本文算法可将信息价值提高50%、能耗降低50%。

公众水文学--理论框架

纵观水文学的发展史,水文学飞跃性发展与水文观测技术的突破密切相关.现代科学技术的快速发展,极大提升了对水文要素的观测能力;同时,作为科学服务的主体和主要参与者,公众对科学的兴趣与日俱增;公共体系覆盖面广、组织操作灵活、数据源丰富,可提供不同时空尺度的连续数据.基于这些特征,公共体系给水文学发展带来了契机,可由“增加数据—提高精度—更精细的模型”水文框架向着面向公众体系的水文学范式转移,促使水文学发展更加科学、持久,因此,本文提出了公众水文学的概念.公众水文学是一个通过公共体系获取水文学所需多源多元的泛在感知数据,提取水文信息,获取水文学新知识,并重构水文认知及模型框架,推进水文学发展的新兴研究领域.文章概述了公众水文学的基本概念、特点、基础框架、主要内容、研究意义以及对水文学研究和研究主体的作用;同时,基于现代水文学发展的局限性,从数据、技术、理论和水文模型4个方面介绍了发展该研究领域的必要性.公众水文学作为潜力十足的新兴研究领域,一方面通过一种全新的方式获取水文信息,并将其转化为新知识,从而完善水文学科理论;另一方面可以弥补水文学认知的缺乏和技术的局限性,推动水文学范式转移,给水文学的研究带来新的发展前景.

公众水文学--技术体系

公众水文学是一个通过获取多源与多元的泛在感知水文信息,汲取水文学新知识,并根据新知识重构水文认知和模型框架,解答水文学基本问题,满足社会发展对水文知识需求的新兴研究领域.公众水文学一方面通过全新的方式获取水文数据进而推动水文学跨越式发展,另一方面可增加公众在水文研究过程中的成就感,促进水文学与社会的互馈.本文着重描述了公众水文学的技术体系,从数据、技术、理论、社会4个维度阐述了公众水文学的主要建设内容,介绍了公民科学、社会水文学、现代水文学与公众水文学的区别和共同点,论述了公众水文学在中国的发展机遇:完善的基础设施、不断发展的新基建、逐步公开和共享的信息、高密度的人口、坚实的经济基础以及较强的政府和地方组织能力,使公众水文学可发展为具有中国特色的水文学新领域.最后,提出了公众水文学面临的挑战,并从研究体系的构建、技术的发展、应用领域的扩展和水文学发展的推进讲述了该领域未来的发展趋势.公众水文学综合了公共体系、智能化技术和水文学理论,将水文和社会有机结合起来,发展成一个新的研究领域,可以打破数据的壁垒,协助水文学实现突破式发展;同时,可将水文科学反馈于社会,增加公众参与度和价值感,拉动水文学和社会的联动作用.