制造车间无线传感网络数据传输策略研究

发布时间：2017-09-13 14:12

  本文关键词：制造车间无线传感网络数据传输策略研究

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【摘要】：制造物联网从设计、生产、服务整个流程将制造车间的生产资源与数据信息进行实时感知、智能控制和动态调度,是一种新型工业生产模式。虽然以无线传感网络为代表的物联技术改善了制造车间在工业生产中的数据感知、人机交互、生产控制,但仍存在许多问题：制造车间的传感网络覆盖范围广,传感设备类型繁多且能量有限,容易发生传感漏洞造成传感网络瘫痪；另一方面大规模的制造生产容易产生海量数据,数据传输路径的选择将影响到数据传输的实时性以及数据处理的可靠性、精确性。根据制造车间的物联网技术特点以及存在的问题,本文将从如下几方面进行研究：一、分析制造物联网发展现状,从提高制造物联生产效率、数据可靠性为目的,提出一种制造车间的物联网四层基础架构和数据传输网络结构,并从数据传输方面分析无线传感网络的技术特点,为下文的策略研究提供理论支持。二、分析制造车间中无线传感网络的技术特点,针对网络中传感节点能量受限以及节点能耗分布不均匀等问题,提出了一种基于能量感知非均匀分簇的WSN策略(EAUC),通过能量感知簇首竞选机制选择能量较高的传感节点作为簇首,然后基于非均匀分簇的思想合理分配普通节点到对应的簇中,最后通过簇首多跳的方式进行数据传输,该方法能够有效平衡无线传感网络的能耗分布,一定程度上延长了无线传感网络的生命周期。三、分析制造车间数据传输流程,针对制造生产中对感知数据可靠性和精确度要求高的特点,以及数据传输路径因拥塞现象容易造成数据延迟的问题,通过结合蚁群算法全局搜索能力进行路径寻优,并根据传感节点剩余能量和拥塞判断进行下一跳节点选择,设计一种基于蚁群算法的拥塞规避数据传输策略(ACOCA),该策略缓解WSN的拥塞情况,能够有效提高数据传输的效率。最后,本文通过NS-2实验平台对EAUC策略和ACOCA算法进行仿真验证。实验表明,EAUC和ACOCA算法相比传统的算法在能耗平衡、网络寿命、传输效率等方面都表现得更好,从而提高制造车间的数据传输的效率。
【关键词】：物联网 制造车间 无线传感网络 数据传输
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44;TN929.5;TB49
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 论文背景与意义13-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.2.1 物联网体系架构的相关研究15-16
• 1.2.2 能耗均匀路由策略的相关研究16-17
• 1.2.3 传输路径策略的相关研究17-18
• 1.3 课题主要内容与组织结构18-20
• 1.3.1 课题来源18
• 1.3.2 研究内容18-19
• 1.3.3 文章结构19-20
• 第二章 相关技术20-36
• 2.1 制造车间总体技术框架20-24
• 2.1.1 制造车间的物联网基础架构20-23
• 2.1.2 制造车间数据传输网络结构23-24
• 2.2 无线传感网络技术24-33
• 2.2.1 无线传感网络的传输模式25-27
• 2.2.2 无线传感网分簇路由协议27-30
• 2.2.3 数据传输的拥塞控制技术30-31
• 2.2.4 智能算法在无线传感网络的应用31-33
• 2.3 WSN路由协议的作用与标准33-35
• 2.3.1 无线传感网络的作用与优势33-34
• 2.3.2 无线传感网络的评价标准34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 基于能量感知的非均匀分簇路由协议36-43
• 3.1 问题描述36-37
• 3.2 EAUC策略37-42
• 3.2.1 模型假定38
• 3.2.2 能量消耗模型38-39
• 3.2.3 非均匀分簇39-42
• 3.2.4 多跳路由建立42
• 3.3 本章小结42-43
• 第四章 基于蚁群算法的拥塞规避数据传输策略43-54
• 4.1 问题描述43-44
• 4.2 ACOCA算法44-53
• 4.2.1 模型假定44-45
• 4.2.2 能量消耗模型45
• 4.2.3 蚁群算法45-47
• 4.2.4 算法描述47-51
• 4.2.5 算法流程图51-53
• 4.3 本章小结53-54
• 第五章 仿真实验与结果分析54-63
• 5.1 实验方案54-55
• 5.2 基于能量感知的非均匀分簇路由协议实验分析55-58
• 5.2.1 节点死亡时间结果分析56-57
• 5.2.2 网络总能耗结果分析57
• 5.2.3 数据包接收结果分析57-58
• 5.3 基于蚁群优化的拥塞规避数据传输策略实验分析58-62
• 5.3.1 网络时延结果分析59-60
• 5.3.2 收包率结果分析60-61
• 5.3.3 死亡节点结果分析61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 总结与展望63-65
• 参考文献65-69
• 攻读学位期间发表的论文69-70
• 攻读学位期间参与的科研工作70-72
• 致谢72

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1 魏雪云;廖惜春;;智能无线传感网络关键技术及应用研究[J];制造业自动化;2007年04期

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6 樊红朝;钱晋武;章亚男;沈林勇;;柔性曲面形状检测传感网络设计[J];光学精密工程;2008年06期

7 王雪;丁梁;王晟;毕道伟;;层次分簇的无线传感网络多级优化测量[J];机械工程学报;2009年04期

8 乔道鄂;徐小力;;无线音频传感网络中的压缩采样[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2010年03期

9 彭建盛;蓝忠武;;基于无线传感网络的智能路灯系统[J];河池学院学报;2010年05期

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1 邹成武;黄伟;;基于无线传感网络在生态环境监测的设计及应用[A];全国先进制造技术高层论坛暨第十届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2011年

2 石荣;高培德;郑春雷;封松林;;无线传感网络技术的研究进展[A];第二届长三角地区传感技术学术交流会论文集[C];2006年

3 陈涛;刘景泰;邴志刚;;无线传感网络研究与运用综述[A];天津市自动化学会第十四届学术年会论文集[C];2005年

4 叶伟松;袁慎芳;;无线传感网络操作系统研究[A];江苏省计量测试学会2005年论文集[C];2005年

5 魏雪云;郑威;王鹏波;;无线传感网络时空融合(英文)[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年

6 张雷;徐大可;;无线传感网络在预装式智能变电站中的应用设计[A];第二十届华东六省一市电机工程（电力）学会输配电技术讨论会论文集[C];2012年

7 钟文强;熊庆宇;黄河;王小刚;;一种基于非均匀部署的无线传感网络能耗均衡算法[A];2010中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2010年

8 张文龙;刘艳华;郭庆;;基于无线传感网络的山体滑坡预警系统[A];2010中国仪器仪表学术、产业大会（论文集1）[C];2010年

9 郑毅敏;贾京;赵昕;;基于无线传感网络的施工阶段远程监测研究[A];建筑结构（2009·增刊）——第二届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2009年

10 李浩;李非;;新型无线传感网络系统设计[A];天津市电视技术研究会2012年年会论文集[C];2012年

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1 记者　姜澎;上海启动信息领域973项目[N];文汇报;2006年

2 艾琪;小小实验室开辟无线传感大市场[N];科技日报;2007年

3 本报记者 许琦敏;小小实验室闯出无线传感大市场[N];文汇报;2007年

4 王琦;RFID在制造和物流领域中快速发展[N];现代物流报;2007年

5 罗万明;IPv6尚缺“杀手级”应用[N];计算机世界;2007年

6 本报记者 祝蕾　见习记者 李小梦;陈冬岩：默默耕耘无线传感市场[N];济南日报;2010年

7 许琦敏;我国无线传感技术完整价值链已初步形成[N];中华建筑报;2006年

8 本报记者 孟庆丰 特约记者 董竞敏;建无线传感网络在线实时监测溢油[N];中国交通报;2010年

9 罗清岳;从WSN应用看WSN技术[N];电子资讯时报;2007年

10 宗合;信息技术催生“智慧农业”[N];中华合作时报;2012年

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1 张文哲;面向区域监控的无线传感网络技术研究[D];上海交通大学;2007年

2 吴键;面向结构监测的智能无线传感网络关键技术研究[D];南京航空航天大学;2010年

3 巫婕妤;制造车间无线传感网络结构设计及路由与定位算法研究[D];华中科技大学;2014年

4 石军锋;无线传感网络动态休眠通信协议研究[D];重庆大学;2008年

5 韩悦文;面向物联网应用的大容量光纤光栅传感网络的研究[D];武汉理工大学;2012年

6 滕国栋;无线传感网络节点定位算法的研究[D];浙江大学;2010年

7 王刚;无线传感器网络配置问题研究[D];中国科学技术大学;2010年

8 陈健;水下传感网络的能量优化组网技术研究[D];武汉大学;2013年

9 徐学永;面向应用的无线传感网络定位问题研究[D];中国科学技术大学;2011年

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1 明学超;无线传感网络定位方法的研究[D];天津理工大学;2015年

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4 高翔;基于ZigBee的农业传感网络与土壤湿度模型的研究[D];复旦大学;2014年

5 韩颖;基于无线传感网络的温室大棚监控系统的研究[D];山东建筑大学;2015年

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8 董兴;基于无线传感网络的气体浓度监测系统设计[D];长安大学;2015年

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