基于最大流最小割理論的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)事件檢測(cè)算法.pdf_第1頁(yè)
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1、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)是由大量集成有傳感器,數(shù)據(jù)處理單元,通信單元的微型傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成,這些節(jié)點(diǎn)通常造價(jià)低,計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力有限,能量有限。用于物理環(huán)境中進(jìn)行事件檢測(cè)是傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要應(yīng)用之一。在野外利用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行事件檢測(cè),節(jié)能很重要,因?yàn)閭鞲衅鞴?jié)點(diǎn)能量不容易補(bǔ)充,節(jié)能可以延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的使用壽命。另外,為了避免不必要的人力物力消耗,檢測(cè)準(zhǔn)確性很重要。本文提出的檢測(cè)算法與以往算法相比,可以在保證準(zhǔn)確性的前提下,減少通信量,節(jié)能效果明顯。同時(shí)

2、,本文介紹一個(gè)實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目—基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的高校教室智能節(jié)能照明系統(tǒng),該項(xiàng)目為檢測(cè)算法的實(shí)際實(shí)現(xiàn)提供了詳實(shí)的硬件基礎(chǔ),為該算法的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提供了科學(xué)支撐。
   以往的事件檢測(cè)算法,在節(jié)能和提高準(zhǔn)確性方面做了許多研究工作,但對(duì)于一類邊沿陡峭的事件,即這類事件在邊界處鄰居節(jié)點(diǎn)讀數(shù)差距最大,如野外火災(zāi),以往的工作利用事件的空間相關(guān)性不能很準(zhǔn)確的找到事件的邊界,沒(méi)有達(dá)到最好的效果。針對(duì)這類事件,本文提出了一種基于最大流最小割理論

3、的事件檢測(cè)方法(BMinCut)。該算法將全部傳感器節(jié)點(diǎn)讀數(shù)抽象成一幅圖像,并對(duì)圖像做裁剪初始化,以達(dá)到減少通信量和計(jì)算量的目的;然后,利用最大流最小割原理對(duì)該圖像進(jìn)行分割;最后區(qū)分前景背景,找出事件區(qū)域。仿真實(shí)驗(yàn)以野外火災(zāi)為例,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法在保證較高準(zhǔn)確性的同時(shí)通信量較少,節(jié)能效果明顯;有多個(gè)事件區(qū)域時(shí),仍可保證其準(zhǔn)確性,而不需要增加計(jì)算量。
   要設(shè)計(jì)一個(gè)算法,來(lái)解決現(xiàn)有問(wèn)題,就必須要對(duì)問(wèn)題及固有的限制有清晰的認(rèn)識(shí)

4、。對(duì)于我們要解決的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)事件檢測(cè)中準(zhǔn)確性和節(jié)能問(wèn)題,就必須了解整個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)的工作機(jī)制和硬件上固有的限制。為此,本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了高校教室智能節(jié)能照明系統(tǒng),不僅解決了高校教室用電浪費(fèi)的現(xiàn)象,還從底層了解了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的基本知識(shí),為以后的算法實(shí)際實(shí)現(xiàn)打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。另外,本系統(tǒng)可在后期修改為基于最大流最小割算法進(jìn)行事件檢測(cè)的系統(tǒng)原型,部署于野外,進(jìn)行實(shí)驗(yàn),用于在真實(shí)的環(huán)境中測(cè)試該算法的優(yōu)缺點(diǎn)。
   該系統(tǒng)包含傳感器節(jié)點(diǎn)和sink

5、節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì),以及相應(yīng)的控制程序和上位機(jī)軟件開發(fā)。系統(tǒng)以單片機(jī)Ameg16為控制核心,利用nRF24L01無(wú)線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間通信,通過(guò)w5100無(wú)線上網(wǎng)模塊實(shí)現(xiàn)sink與上位機(jī)通信。利用光敏電阻感知光照強(qiáng)度,紅外熱釋傳感器檢測(cè)人體所在位置,將傳感器節(jié)點(diǎn)布置在燈上,根據(jù)人體所在的位置和當(dāng)前光照強(qiáng)度控制開燈,可實(shí)現(xiàn)在滿足照明需要的前提下大幅度節(jié)能。成本低,布置簡(jiǎn)單,不需要大規(guī)模改變?cè)姓彰麟娐?,利用原有的電路開關(guān)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)關(guān)燈,使用多媒體上

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