面向智能配电网WSNs数据通信性能优化控制研究

发布时间：2017-06-06 13:05

  本文关键词：面向智能配电网WSNs数据通信性能优化控制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几年来,无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)凭借着低成本、低功耗和自组网等一系列特点,使得国内外专家学者对其在电力系统中的应用给予了高度的重视。WSNs在智能配电网中的应用研究被认为具有非常广阔的发展远景,其在智能配电网中高性能数据通信的应用,实质是对一个随机过程进行优化并满足面向多目标数据传输的实时性、可靠性服务质量(Quality of Service, QoS)性能指标要求。其核心是：优化IEEE802.15.4标准MAC协议不确定的信道抢占方式,在不增加额外的网络通信开销前提下使数据传输服务满足QoS要求；根据几个影响网络数据传输实时性、可靠性的主要因素构建出模糊认知图模型,动态地调整传输功率、通信速率、退避策略,以此保证具有实时性要求的数据能够实时、可靠地优先发送。本文主要工作有：首先,本文分析智能配电网接线特点模式和终端设备分布的特点以及WSNs架构的特点,完成智能配电网WSNs架构的整体和局部设计；然后,提出一种基于马尔科夫链和信道不公平竞争,将数据分放在高、低两个优先级缓冲队列中依次发送的MAC层协议数学模型,并对所提出的数学模型进行仿真实验,结果证明本文提出的方法确实消除了协议额外通信开销对传输性能的影响,给MAC协议增加了QoS功能,提高了数据传输性能；之后,本文探索了一种智能配电网WSNs数据传输的模糊认知图建模方法。分析影响智能配电网WSNs数据传输性能的主要因素,构建了模糊认知图模型,并通过数学方法表达了各因素之间的联系。构建智能配电网数据传输WSNs实时性和可靠性的模糊认知图模型,给出了依据各个概念顶点属性调整网络参数控制变量值的计算方法,然后对本文所提出的优化控制算法与其他两种算法进行了仿真实验,将仿真结果进行对比,结果表明本文提出的算法在数据传输QoS方面均有优于其他算法,可见本文提出的方法是可行有效的；最后,本文对WSNs应用在智能配电网上的软硬件平台进行详细的设计,并在实验室里用多个无线传感器节点构建一个小型分布式无线传感器网络,对本文提出的方法进行了实际测试实验,验证算法的可行性。根据仿真实验结果和实际测试结果,表明本文所做的理论应用研究给出的基于模糊认知图无线传感器网络数据传输优化方法使智能配电网数据通信达到数据传输QoS性能指标,实现智能配电网高性能数据的及时、可靠、稳定传输。
【关键词】：无线传感器网络 智能配电网 服务质量 模糊认知图 实时性 可靠性
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM73;TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 智能配电网WSNs数据通信的研究背景与意义12-14
• 1.2 智能电网发展现状14-16
• 1.3 无线传感器网络发展现状16-17
• 1.4 智能配电网WSNs数据通信国内外研究现状17-20
• 第2章 智能配电网WSNs的网络架构分析与设计20-29
• 2.1 智能配电网网络结构特点20-21
• 2.2 智能配电网数据通信特点和需求分析21-23
• 2.2.1 智能配电网数据通信特点21-22
• 2.2.2 智能配电网数据通信需求分析22-23
• 2.3 智能配电网WSNs的架构设计23-25
• 2.3.1 智能配电网WSNs整体设计23-24
• 2.3.2 智能配电通信WSNs局部网络结构设计24-25
• 2.4 智能配电网通信WSNs拓扑结构研究25-28
• 2.4.1 智能配电通信WSNs连通性与实时性研究25
• 2.4.2 智能配电网WSNs结构实时性研究25-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 智能配电网WSNs的MAC层协议研究29-39
• 3.1 MAC层协议研究分析29-31
• 3.1.1 标准的MAC层协议研究分析29-30
• 3.1.2 MAC协议节点内的QoS功能研究30-31
• 3.1.3 MAC协议节点间的QoS功能研究31
• 3.2 智能配电网WSNs通信改进MAC协议数据模型31-34
• 3.2.1 网络节点缓冲模型31-33
• 3.2.2 网络节点间无线信道竞争数学建模33
• 3.2.3 配电网WSNs通信性能分析数学模型33-34
• 3.3 仿真分析34-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 基于模糊认知图的智能配电网WSNs性能优化和控制方法39-50
• 4.1 构建智能配电网WSNs模糊认知图模型39-41
• 4.1.1 模糊认知图对智能配电网WSNs描述40-41
• 4.1.2 构建模糊认知图模型41
• 4.2 智能配电网的模糊认知图优化算法41-43
• 4.2.1 原始数据规范处理41-42
• 4.2.2 模糊认知图权值学习算法优化42-43
• 4.3 智能配电网WSNs数据通信优化控制策略43-45
• 4.4 仿真实验分析45-48
• 4.5 本文算法与其他两种算法性能比较48
• 4.6 本章小结48-50
• 第5章 智能配电网WSNs应用设计50-62
• 5.1 需求分析50
• 5.2 系统结构分析50-51
• 5.3 硬件设计51-57
• 5.3.1 网络节点流程56-57
• 5.4 模拟实验57-61
• 5.5 本章小结61-62
• 第6章 总结与展望62-64
• 6.1 总结62-63
• 6.2 工作展望63-64
• 参考文献64-67
• 攻读学位期间发表的学术论文目录67
• 攻读学位期间取得的科研成果目录67-68
• 致谢68

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;智能配电管理中心[J];企业科技与发展;2010年03期

2 刘东;;智能配电网的特征及实施基础分析[J];电力科学与技术学报;2011年01期

3 郑旭涛;;福州智能配电网发展模式初探[J];科技传播;2011年12期

4 张振环;许晓辉;龙斌;;工矿企业智能配电系统的应用[J];科技信息;2011年29期

5 顾瑞婷;陈虹;朱菲菲;朱健;;智能配电网通信技术几个问题的探讨[J];电力系统通信;2011年11期

6 亓富军;魏飞;冯德品;;智能配电网建设与发展浅析[J];机电信息;2012年12期

7 赵t

本文编号：426427