智能光伏发电系统网络节点路由优化与控制算法研究

发布时间：2020-08-05 08:55

【摘要】：光伏是目前应用最为广泛的清洁能源技术之一,由于其在减小环境污染和保障能源安全等方面的显著作用而被重点关注,成为了新能源领域的研究热点之一。如何提高光伏电站的管理和使用效率,是一个具有较强的实用价值但又富有挑战性的课题。利用无线传感器网络采集光伏电站运行数据实现状态实时监测,可以有效降低光伏电站的运维成本。当前,应用于智能光伏发电系统的无线传感器网络面临两类关键问题:一类是大规模组网引起的网络结构复杂性;另一类是由节点感知数据类型和数据量激增引起而降低了数据的传输效率。对网络结构的设计和数据传输的优化已成为无线传感器网络的研究焦点,目前对造成大规模传感器网络结构不均衡和数据传输效率低下的困扰正在逐步研究中。分形维数作为描述空间不规则程度和填充程度的度量,已被用于对互联网等复杂网络的特性分析,本文在分形理论的基础上,提出了新的网络控制算法,该算法可优化网络结构与数据传输,优化的结果表现为节点能耗的降低与网络生命周期的延长。本文为智能光伏系统中无线传感器网络研究提供了新的思路与方法,其主要内容如下:(1)分析无线传感器网络结构的分形特征,证明使用分形维数对无线传感器网络研究的可行性。无线传感器网络维数的计算为复杂度的量化提供了方法,为网络优化提供了判定依据,通过对节点和网络参数的改变能够调节网络结构复杂度,达到对网络结构优化的目的。(2)以无线传感器网络的能耗为优化目标,本文提出了一种改进的基于分形低能耗无线传感器网络控制算法(Low-energy Consumption Clustering algorithm,LCC算法)。该算法可有效降低网络节点能耗,延长网络生命周期。本文将LCC算法与经典算法LEACH、LEACH的改进算法、LEACH-E算法进行了仿真比对,仿真的结果表明LCC算法在同样的运行条件和时间内可以保证更多的节点运行,证明该算法有效降低了网络能耗。
【学位授予单位】：湖北民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM615
【图文】：

信息维数,维数,正方形,情形

图 2-1 WSN 区域划分图Figure 2-1 WSN Zoning map再得到一个更小的正方形，再重复第（推，可由一组不同的 r 值可以得到对应的 ( )i值，计算 I r ，可以得出信息维数 D。分析i i数 D 。如果不同的阶段计算D 的值相同或下定义：之中维数偏大的情形中，代表其中的数据维度参数相对偏低，可认定其中的数据少分都有着和整体接近的结构、形态以及性d c

网络拓扑图,网络拓扑,节点

22(d) 50 个节点经过 10 轮运算的成簇网络拓扑(d) Clustered network topology with 50 nodes undergoing 10 rounds of operation图 2-2 50 个节点经过 2-10 轮运算的成簇网络拓扑Figure 2-2 Clustered network topology with 50 nodes undergoing 2-10 rounds of operation

拓扑图,拓扑图,维数,算法

图 2-3 50 个节点的网络维数Figure 2-3 50 node network dimension上选定了 50 个节点的各个轮次的拓扑图，其中的首个图作为算法在对轮计算基础上的拓扑图，基于图片的分析能够发现，独立节点连入至对，第二、三张则属于算法运行至第 4 轮与第 8 轮的具体拓扑图，该过程够发现簇结构的变化以及产生新簇的情形中，该阶段的簇头也有着特殊其中的第四张图代表着第 10 轮计算之后的具体拓扑信息，和之前的拓对比，该阶段的簇结构产生了一定的变动，通过其中的 50 个节点的维够发现其中的盒子数目与尺寸的联系为直线，在实际的尺寸降低之时，间的联系更为类似于直线。

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