基于工業(yè)級(jí)的溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)校正方法的研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推進(jìn)，無線傳感網(wǎng)在工業(yè)中的應(yīng)用也相對(duì)普遍化，而最為常用的傳感器必然是溫度監(jiān)測(cè)傳感器，然而利用工業(yè)級(jí)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行室外的空氣溫度測(cè)量并不是看起來的那么簡(jiǎn)單。與傳統(tǒng)室內(nèi)研究時(shí)所具備的條件不同的是，室外監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)將受到太陽輻射與其它的環(huán)境因素的影響。當(dāng)溫度傳感器等器件用盒子封裝后，節(jié)點(diǎn)將會(huì)因?yàn)樵骷仗栞椛涞臒崃慷鴮?dǎo)致測(cè)量的溫度與真實(shí)環(huán)境的溫度相差較大，尤其在太陽輻射強(qiáng)度較大的情況下，然而元器件吸收輻射熱量在物理學(xué)中

2、是一個(gè)不可避免的現(xiàn)象。在這種情況下室外部署網(wǎng)絡(luò)如果不進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)校正，將會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)僅僅變成一個(gè)擺設(shè)。為了克服這個(gè)問題，工業(yè)級(jí)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中需要針對(duì)太陽輻射導(dǎo)致的誤差進(jìn)行校正處理。對(duì)室外空氣溫度校正算法有基于單一節(jié)點(diǎn)收集然后通過建立太陽輻射與真實(shí)溫度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式來計(jì)算真實(shí)空氣溫度，這類算法有一定的局限性，如在部署這樣的節(jié)點(diǎn)時(shí)需要額外的增加額外的太陽輻射強(qiáng)度測(cè)量計(jì)，并且會(huì)忽略自身系統(tǒng)漂移等特性，因此進(jìn)一步的研究是有必要的

3、。
　　本研究提出一種新穎的協(xié)作式溫度估計(jì)模型，采用分類預(yù)測(cè)的方法來解決這種局限性限制。通過對(duì)桂林電子科技大學(xué)購(gòu)進(jìn)，并部署在金雞嶺校區(qū)內(nèi)的室外無線感知網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了多次的實(shí)驗(yàn)研究，建立協(xié)作式估計(jì)模型，使用整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量數(shù)據(jù)，揭露出在不同天氣情況下溫度偏移的經(jīng)驗(yàn)特征。為了給出一個(gè)能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)獲取有效的真實(shí)溫度的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，本文的數(shù)據(jù)校正方法包含三個(gè)階段性的工作：數(shù)據(jù)預(yù)處理階段、離線數(shù)據(jù)訓(xùn)練階段、在線協(xié)作式溫度估計(jì)階段，其中預(yù)處理階

4、段，將使用收集的該網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，按同一時(shí)間戳轉(zhuǎn)化成一組向量，并對(duì)該組向量進(jìn)行處理；離線數(shù)據(jù)訓(xùn)練階段，采用的是K-means算法進(jìn)行聚類處理建立模式庫(kù)，再使用聚類標(biāo)記過的數(shù)據(jù)進(jìn)行兩個(gè)半監(jiān)督學(xué)習(xí)訓(xùn)練，第一，采用支持向量機(jī)訓(xùn)練獲取分類器，第二，使用后向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類訓(xùn)練出每個(gè)模式下的等溫區(qū)域收集數(shù)據(jù)集與真實(shí)溫度之間的非線性數(shù)學(xué)關(guān)系；在線預(yù)測(cè)階段，該階段將進(jìn)行實(shí)時(shí)的溫度估計(jì)，首先將采集的新數(shù)據(jù)集通過分類器進(jìn)行分類，獲取相應(yīng)的分類標(biāo)記，然后選擇