煤矿井下物联网感知层可控拓扑研究
发布时间:2018-03-24 11:34
本文选题:感知层 切入点:拓扑控制 出处:《安徽理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:随着科学技术的不断进步和发展,物联网已逐步运用到众多领域。由于煤矿井下运行环境和运行方式的特殊性和复杂性,煤矿井下物联网感知层节点多采用电池供电,因此,如何最大程度的节约感知层节点的能量以提高感知层网络的生存周期成为当前研究的重要课题。为了能够尽可能地延长感知层网络的生命周期,本文做出研究如下:本文首先简要概述了物联网感知层可控拓扑算法的设计原则及经典的拓扑控制算法,针对现有的连通支配集算法在感知节点能量消耗及网络生存周期方面的不足,为了满足网络生存周期方面的要求,本文提出了基于连通支配集的物联网感知层拓扑控制算法。在基于连通支配集的基础上,利用遗传算法进行进一步优化。本文算法在OMNET++平台上进行仿真,仿真结果表明,本文所提算法在节约感知层网络的能耗方面表现出优越性,能有效地延长整个感知层网络的生命周期。根据提出的算法模型,本文从硬件和软件两个方面分别对井下物联网感知节点和网关节点进行了设计。硬件方面,设计了感知节点的最小系统、电源模块、传感器模块、无线收发模块和网关节点的最小系统,并利用串口通信实现感知节点与网关节点之间的通信。软件方面,采用模块化的设计,分别对感知节点与网关节点进行了软件设计,保证感知节点与网关节点之间通信。根据对硬件和软件的设计,验证井下感知层节点采用本文所提的基于连通支配集的物联网感知层拓扑控制算法在网络生存周期方面的可行性和优越性。
[Abstract]:With the continuous progress and development of science and technology, the Internet of things has been gradually applied to many fields. Because of the particularity and complexity of underground operation environment and operation mode, the perception layer nodes of underground IOT mostly use battery power supply. How to save the energy of the perceptual layer nodes to improve the lifetime of the perceptual layer network becomes an important research topic at present, in order to prolong the life cycle of the perceptual layer network as much as possible. The research in this paper is as follows: firstly, the design principles and classical topology control algorithms of the controllable topology algorithm in the perceptual layer of the Internet of things are briefly summarized. In order to meet the requirements of network lifetime, the existing connected dominating set algorithms are deficient in sensing node energy consumption and network lifetime. This paper presents a topology control algorithm of the perceptual layer of the Internet of things based on the connected dominating set. Based on the connected dominating set, the genetic algorithm is further optimized. The algorithm is simulated on the OMNET platform, and the simulation results show that, The proposed algorithm is superior in saving energy consumption of perceptual layer network and can effectively prolong the lifetime of the whole perceptual layer network. In this paper, we design the sensing node and gateway node of the underground Internet of things from two aspects of hardware and software, respectively. In hardware, we design the minimum system, power module, sensor module of the sensing node. The minimum system of wireless transceiver module and gateway node, and realize the communication between perceptual node and gateway node by serial port communication. Ensures communication between aware nodes and gateway nodes. According to the design of hardware and software, The feasibility and superiority of the topology control algorithm based on the connected dominating set in the lifetime of the network is verified.
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD67;TN929.5;TP391.44
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,本文编号:1658119
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