自取能無線測溫傳感器網(wǎng)絡組網(wǎng)技術(shù)的研究與實現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡（W S N s)的低成本、易安裝以及靈活性等特點使其相對傳統(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)惡劣復雜的應用環(huán)境也對無線傳感器網(wǎng)絡通信的穩(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)絡通信協(xié)議設(shè)計時需要重點考慮的因素。
　　考慮到電力系統(tǒng)的應用環(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)絡組網(wǎng)方案，即底層傳感器與路由節(jié)點間采用S U B-G頻段組網(wǎng)降低傳感器節(jié)點能耗，路由節(jié)點間則采用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 W S N s時間同步的需求，本文在對RBS（Reference Broadcast Synchronization)和 TPSN(Timing-Sync protocol for sensor network)時間同步算法進行改進的基礎(chǔ)上結(jié)合兩者在不同網(wǎng)絡密

3、度下的同步優(yōu)勢提出了一個混合機制，大大降低了同步過程中所需的能量消耗。同時，利用節(jié)點可同步的優(yōu)勢對M AC層信道接入機制進行優(yōu)化，采用基于時隙的CSMA/CA算法降低節(jié)點碰撞概率以及平均退避時間，提高網(wǎng)絡吞吐量。最后，為了提高網(wǎng)絡骨干節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，在ZigBee協(xié)議的網(wǎng)絡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)絡丟包率。
　　實驗仿真結(jié)果表明：混合時間同步算法在保持一定時間同步精度的同時極大降低了算法能耗，在部署了3

4、50個節(jié)點的高密度網(wǎng)絡中，混合時間同步算法相比R B S和 TPSN算法分別節(jié)省了多達74%和62%的能量；MAC協(xié)議方面，采用動態(tài)隨機退避時間機制的CSMA/CA算法相比固定退避時間機制，網(wǎng)絡吞吐量提高了12.5%;而且，基于新的路由算法，網(wǎng)絡的數(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)實現(xiàn)的硬件平臺，對系統(tǒng)的組網(wǎng)、通信以及能耗方面進行了測試。證明本文設(shè)計提出的自取能無線傳感器網(wǎng)絡設(shè)