面向中小型堤坝安全监测的无线传感器网络能耗研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文面向中小型堤坝安全监测的无线传感器网络能耗研究学位申请人：周长雨学科专业：软件工程指导教师：汤文亮教授答辩日期：万方数据华东交通大学2014届硕士学位论文面向中小型堤坝安全监测的无线传感器网络能耗研究软件学院周长雨万方数据独创性声明本人

2、郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和

3、借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________万方数据摘要面向中小型堤坝安全监测的无线传感器网络能耗研究摘要目前，只有在大型的水利项目中才有较为完备的监测措施，而我国80%的堤坝属于中小型堤坝，且以土石坝居多。对于这类型堤坝的监测，一直靠传统的人工方式来完成。无线传感器网络技术的引入，为中小型堤坝监测技术的发展提供了新思路。通过在中小型

4、堤坝中埋设相应的传感器，将数据通过无线传感器网络传送到远程服务中心，管理人员可以及时掌握堤坝的安全状况，保证堤坝的安全稳定运行。由于无线传感器网络节点采用电池供电，而堤坝环境中的数据监测条件比较苛刻，电源更换相对困难，无线传感器网络节点能耗的优化在延长整个无线传感器网络生命周期过程中显得尤为重要。本文首先针对当前的无线传感器网络协议进行了归纳总结，分析比较了各类网络协议的特点，结合中小型堤坝环境下无线传感器网络的特点，选择与之相适应的网络协议。基于所选择的网络协议，对无线传感器网络的节点能耗和通信过程进

5、行了系统分析，并提出了降低网络能耗的策略。在此基础上，利用半马尔科夫链理论，建立了节点状态能耗的数学模型，在保证正常数据通信的情况下，通过对节点状态的管理，延长节点的睡眠时间，达到降低整个网络能耗的目的，并通过数值模拟验证了该模型的准确性。论文构建了中小型堤坝安全监测系统的原型，通过无线传感器节点的实际工作，感知各节点的能耗情况，为中小型堤坝的安全监测提供了良好的服务保障。关键词：中小型堤坝，无线传感器网络，监测系统，能耗分析I万方数据AbstractRESEARCHONENERGYCONSUMPTIO

6、NOFWSNFORSMALLANDMEDIUM-SIZEDDAMSSAFETYMONITORINGABSTRACTThecomparativelycompletemonitoringmeasuresareonlyusedinlargewaterconservancyprojectsatpresent.But80%ofthedamsaresmallandmedium-sizeddamsinChina,mostofwhichareearthandrockfilldams.Thetraditionalarti

7、ficialwayhasbeenusedtomonitorthistypeofdams.Sincethecontributionofservicesensesysteminsmallandmedium-sizeddams,it’sreallyveryusefultoapplywirelesssensornetwork(WSN)technology,whichprovidesanewideaforthedammonitoring.Thecorrespondingsensorsareembeddedinth

8、esmallandmedium-sizeddams,thenthedatacouldbetransmittedtotheremoteservicecenterthroughWSN.Sothemanagerscanmasterthesafetyofdamintime,andthedamcouldbeguaranteedtooperatestably.However,theWSNnodesarebatteriespowered,whichisr