森林环境下的无线传感器网络研究及应用
发布时间：2024-03-10 20:55
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)技术的应用促进了林业现代化建设。林区WSN应用技术是我国林业可持续发展的重要研究课题,也是目前林业生态监测的研究热点。林区无线传感器网络的应用,首先要解决森林环境下有限能量供给与数据低延迟传输问题。由于森林环境区域大且树木密度不均、森林高度动态变化、信号易遮挡等特点,在森林环境中易造成节点能量耗尽快、网络生命周期短及数据传输延迟大的困境。其次,无线传感器网络的应用通常是以最大数据采集为核心,但数据高采集率与有限能量供给的矛盾不可避免,因此需要构建以有限能量供给为约束的最大数据采集率模型,以保障无线传感器网络的最优采集工况。本文从森林环境下无线传感器网络技术应用出发,围绕传感器节点的能量自收集永置功能分析、传感器节点传输路由策略、数据采集、融合与模糊推理决策火险预警过程等方面开展无线传感器网络在林业上的应用研究,从而为基于可充电无线传感器网络的林火预警问题的整体解决提供方案。主要研究成果如下:(1)分析了可充电无线传感器网络中的能量动态补给情况,提出了基于能量的传输控制协议,有效地提高了数据传输效率。在可充电无线传...
【文章页数】：106 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 无线传感器网络概述
1.2.1 无线传感器网络结构
1.2.2 无线传感器网络特点
1.2.3 无线传感器网络的应用
1.3 无线传感器网络林业应用概述
1.3.1 无线传感器网络感知层林业应用
1.3.2 无线传感器网络网络层林业应用
1.3.3 无线传感器网络网络传输层林业应用
1.3.4 无线传感器网络网络应用层林业应用
1.4 森林火险气象等级概述
1.4.1 森林火险等级划分
1.4.2 森林防火的意义
1.5 问题的提出
1.6 国内外研究现状分析
1.7 研究意义
1.8 主要研究内容
1.8.1 基于传输能量控制的数据传输延迟模型研究
1.8.2 基于数据融合策略的最大数据采集率模型研究
1.8.3 建立基于无线传感器网络技术的森林火险监控体系
1.9 本文组织结构
2 森林环境下的数据低延迟传输模型研究
2.1 研究背景
2.2 网络低延迟模型
2.2.1 网络模型
2.2.2 数据延迟模型设计
2.2.3 传输控制模型降低网络延迟
2.2.4 采用2 跳机制的数据传输延迟界限实现
2.2.5 采用多跳机制的数据传输延迟界限实现
2.2.6 考虑能量补给实际情况下的数据传输延迟分析
2.2.7 分布式情况下的数据传输延迟分析
2.2.8 数据传输控制模型中的节点能量分析
2.3 数据延迟实验分析
2.4 基于TELOSB节点的协议实现
2.4.1 TelosB节点介绍
2.4.2 基于TelosB节点的协议实现
2.4.3 TelosB节点的性能分析
2.5 本章小结
3 数据采集高速率模型研究
3.1 研究背景
3.2 系统模型
3.2.1 能耗模型
3.2.2 能量补充模型
3.2.3 路由模型
3.3 数据采集高速率模型设计
3.3.1 模型描述
3.3.2 分布式数据最大采集率模型
3.4 系统仿真
3.4.1 环境设置
3.4.2 系统执行
3.4.3 模型效果比较
3.5 本章小结
4 无线传感器网络技术在森林防火中的应用与验证
4.1 研究背景
4.2 相关研究
4.3 基于无线传感器网络的森林火灾预测模糊推理系统
4.3.1 火灾气象监测
4.3.2 模糊推理系统简介
4.3.3 相关参数规范化
4.3.4 模糊三角数方案
4.3.5 加权模糊推理方案
4.3.6 加权模糊森林火灾预测
4.4 模糊推理系统在南京市紫金山森林火灾预警中的应用
4.4.1 南京市区域特点
4.4.2 装置部署
4.4.3 系统实施
4.5 本章小结
5 结论与展望
5.1 主要研究结论
5.2 主要创新点
5.3 进一步研究展望
参考文献
科研项目、发表论文和知识产权
本文编号：3925306
【文章页数】：106 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 无线传感器网络概述
1.2.1 无线传感器网络结构
1.2.2 无线传感器网络特点
1.2.3 无线传感器网络的应用
1.3 无线传感器网络林业应用概述
1.3.1 无线传感器网络感知层林业应用
1.3.2 无线传感器网络网络层林业应用
1.3.3 无线传感器网络网络传输层林业应用
1.3.4 无线传感器网络网络应用层林业应用
1.4 森林火险气象等级概述
1.4.1 森林火险等级划分
1.4.2 森林防火的意义
1.5 问题的提出
1.6 国内外研究现状分析
1.7 研究意义
1.8 主要研究内容
1.8.1 基于传输能量控制的数据传输延迟模型研究
1.8.2 基于数据融合策略的最大数据采集率模型研究
1.8.3 建立基于无线传感器网络技术的森林火险监控体系
1.9 本文组织结构
2 森林环境下的数据低延迟传输模型研究
2.1 研究背景
2.2 网络低延迟模型
2.2.1 网络模型
2.2.2 数据延迟模型设计
2.2.3 传输控制模型降低网络延迟
2.2.4 采用2 跳机制的数据传输延迟界限实现
2.2.5 采用多跳机制的数据传输延迟界限实现
2.2.6 考虑能量补给实际情况下的数据传输延迟分析
2.2.7 分布式情况下的数据传输延迟分析
2.2.8 数据传输控制模型中的节点能量分析
2.3 数据延迟实验分析
2.4 基于TELOSB节点的协议实现
2.4.1 TelosB节点介绍
2.4.2 基于TelosB节点的协议实现
2.4.3 TelosB节点的性能分析
2.5 本章小结
3 数据采集高速率模型研究
3.1 研究背景
3.2 系统模型
3.2.1 能耗模型
3.2.2 能量补充模型
3.2.3 路由模型
3.3 数据采集高速率模型设计
3.3.1 模型描述
3.3.2 分布式数据最大采集率模型
3.4 系统仿真
3.4.1 环境设置
3.4.2 系统执行
3.4.3 模型效果比较
3.5 本章小结
4 无线传感器网络技术在森林防火中的应用与验证
4.1 研究背景
4.2 相关研究
4.3 基于无线传感器网络的森林火灾预测模糊推理系统
4.3.1 火灾气象监测
4.3.2 模糊推理系统简介
4.3.3 相关参数规范化
4.3.4 模糊三角数方案
4.3.5 加权模糊推理方案
4.3.6 加权模糊森林火灾预测
4.4 模糊推理系统在南京市紫金山森林火灾预警中的应用
4.4.1 南京市区域特点
4.4.2 装置部署
4.4.3 系统实施
4.5 本章小结
5 结论与展望
5.1 主要研究结论
5.2 主要创新点
5.3 进一步研究展望
参考文献
科研项目、发表论文和知识产权
本文编号：3925306
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/nykjbs/3925306.html
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