自取能無線測溫傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（W S N s)的低成本、易安裝以及靈活性等特點(diǎn)使其相對(duì)傳統(tǒng)的通信技術(shù)具有顯著優(yōu)勢，因此也成為了新一代電力系統(tǒng)一一智能電網(wǎng)的重要組成部分。然而，電力系統(tǒng)惡劣復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境也對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性提出了挑戰(zhàn)。另外一方面，由于傳感器節(jié)點(diǎn)的自取能設(shè)備能量供給有限，節(jié)能成為了本系統(tǒng)中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮的因素。
　　考慮到電力系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境以及節(jié)能需求，本文提出了一種適用于智能電網(wǎng)的無線測溫傳感器

2、網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案，即底層傳感器與路由節(jié)點(diǎn)間采用S U B-G頻段組網(wǎng)降低傳感器節(jié)點(diǎn)能耗，路由節(jié)點(diǎn)間則采用2.4G ZigBee協(xié)議以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。并且，基于電力設(shè)備故障監(jiān)測對(duì) W S N s時(shí)間同步的需求，本文在對(duì)RBS（Reference Broadcast Synchronization)和 TPSN(Timing-Sync protocol for sensor network)時(shí)間同步算法進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上結(jié)合兩者在不同網(wǎng)絡(luò)密

3、度下的同步優(yōu)勢提出了一個(gè)混合機(jī)制，大大降低了同步過程中所需的能量消耗。同時(shí)，利用節(jié)點(diǎn)可同步的優(yōu)勢對(duì)M AC層信道接入機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化，采用基于時(shí)隙的CSMA/CA算法降低節(jié)點(diǎn)碰撞概率以及平均退避時(shí)間，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。最后，為了提高網(wǎng)絡(luò)骨干節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，在ZigBee協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層提出了一種最低丟包率路徑優(yōu)先的路由算法降低網(wǎng)絡(luò)丟包率。
　　實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明：混合時(shí)間同步算法在保持一定時(shí)間同步精度的同時(shí)極大降低了算法能耗，在部署了3

4、50個(gè)節(jié)點(diǎn)的高密度網(wǎng)絡(luò)中，混合時(shí)間同步算法相比R B S和 TPSN算法分別節(jié)省了多達(dá)74%和62%的能量；MAC協(xié)議方面，采用動(dòng)態(tài)隨機(jī)退避時(shí)間機(jī)制的CSMA/CA算法相比固定退避時(shí)間機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)吞吐量提高了12.5%;而且，基于新的路由算法，網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸丟包率降低了3.7%。最后，我們采用T I公司的CC430以及CC2530芯片作為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的硬件平臺(tái)，對(duì)系統(tǒng)的組網(wǎng)、通信以及能耗方面進(jìn)行了測試。證明本文設(shè)計(jì)提出的自取能無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)