基于风能收集的无线传感器网络中的节能控制和数据保护的研究

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1、硕士学位论文题目:基于风能收集的无线传感器网络中的节能控制和数据保护的研究研究生张松专业计算机应用技术指导教师戴国骏教授完成日期2012年12月杭州电子科技大学硕士学位论文基于风能收集的无线传感器网络中的节能控制和数据保护的研究研究生：张松指导教师：戴国骏教授2012年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterAStudyonEnergy-savingControlandDataProtectioninWirelessSenso

2、r NetworksBasedonWindEnergyCollectionCandidate:ZhangSongSupervisor:Prof.DaiGuojunDecember,2012杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责

3、任。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日杭州电子科技大学硕士学位论文摘要无线传感器网络是一种基于无线射

4、频通信技术的多跳自组网络，由随机部署在监测空间内的无线传感器节点组成。它的诞生是微电子集成技术、数字信号处理技术、传感技术、无线通信RFID技术以及嵌入式计算机技术快速发展的结果。节点上搭载多种传感器，能够实时感知部署区域内监测对象的信息，并将信息通过无线传输给用户。传感器节点方便部署、价格低廉，因此无线传感器网络在农业、军事、建筑等领域都有广泛的应用。无线传感器网络用途广泛，但传感器网络的发展也存在诸多制约。比如在能量方面的限制，由于它的供电多采用干电池等移动电源，更换电源极不方便。在数据保护方面，在无法直达Sink的监测

5、环境中，传感器感知的环境信息无法及时的传递到用户手中。在能量和数据方面的弊端成为制约其大范围应用的主要因素。尽管已有的无线传感器网络系统中提出了针对能量和数据问题的解决方案，但都没有将两者整合。本文针对无线传感器网络目前所面临的能量限制和数据保护两方面的制约，将两个问题合并研究，并提出了一种简易的风能收集装置，一个高效精确的能量控制策略，一套有效的基于能量感知的数据收集策略。通过风能收集装置收集风能并将能量存储，通过能量控制策略将能量合理利用，通过数据保护策略将数据安全的传送给远端用户。实验证明，本文所设计的系统能延长无线传

6、感器网络的工作时长并能最大程度的保证网络中的数据安全。本文的研究内容如下：(1)深入分析了传感器网络风能收集的特点，在对风能发电机底座、扇叶以及各种储能超级电容对比试验的基础上，设计了一套基于风力发电的风能收集、风能存储和风能控制装置，实现与传感器节点的无缝连接。(2)在对风能收集研究的基础上，提出了一种基于能量等级的传输功率控制策略，通过调整节点的操作模式，形成分层的网络架构，优先使用高能量水平、充电和漏电迅速的节点，从而使低能量水平的节点工作时间得以延长，进而延长整个传感器网络的工作时间。(3)提出了基于能量感知的数据收

7、集策略，在无线传感器网络中建立特殊的区域用来保存网络中的数据，根据节点所处能量的不同水平来决定数据保护策略的控制机制。关键词：无线传感器网络，风能收集，能量控制，数据保护I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTWirelesssensornetworkisformedbyrandom-deployedwirelesssensornodesinthemonitoringspace.Wirelesssensornetworkisamulti-hopad-hocnetworkbasedonradiofrequencycomm

8、unicationtechnology,formedbyrandomdeployedwirelesssensornodesinthemonitoringspace.Sensornodewithmultiplesensors,canreal-timeperceivetheinformatio