基于最大流最小割理論的無線傳感網(wǎng)絡(luò)事件檢測算法.pdf

1、無線傳感網(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)點構(gòu)成，這些節(jié)點通常造價低，計算能力和存儲能力有限，能量有限。用于物理環(huán)境中進(jìn)行事件檢測是傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要應(yīng)用之一。在野外利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行事件檢測，節(jié)能很重要，因為傳感器節(jié)點能量不容易補(bǔ)充，節(jié)能可以延長整個網(wǎng)絡(luò)的使用壽命。另外，為了避免不必要的人力物力消耗，檢測準(zhǔn)確性很重要。本文提出的檢測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

2、，本文介紹一個實際應(yīng)用項目—基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的高校教室智能節(jié)能照明系統(tǒng)，該項目為檢測算法的實際實現(xiàn)提供了詳實的硬件基礎(chǔ)，為該算法的進(jìn)一步實驗驗證提供了科學(xué)支撐。
　　 以往的事件檢測算法，在節(jié)能和提高準(zhǔn)確性方面做了許多研究工作，但對于一類邊沿陡峭的事件，即這類事件在邊界處鄰居節(jié)點讀數(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，沒有達(dá)到最好的效果。針對這類事件，本文提出了一種基于最大流最小割理論

3、的事件檢測方法(BMinCut)。該算法將全部傳感器節(jié)點讀數(shù)抽象成一幅圖像，并對圖像做裁剪初始化，以達(dá)到減少通信量和計算量的目的;然后，利用最大流最小割原理對該圖像進(jìn)行分割;最后區(qū)分前景背景，找出事件區(qū)域。仿真實驗以野外火災(zāi)為例，實驗結(jié)果表明，該算法在保證較高準(zhǔn)確性的同時通信量較少，節(jié)能效果明顯;有多個事件區(qū)域時，仍可保證其準(zhǔn)確性，而不需要增加計算量。
　　 要設(shè)計一個算法，來解決現(xiàn)有問題，就必須要對問題及固有的限制有清晰的認(rèn)識

4、。對于我們要解決的無線傳感網(wǎng)絡(luò)事件檢測中準(zhǔn)確性和節(jié)能問題，就必須了解整個傳感網(wǎng)絡(luò)的工作機(jī)制和硬件上固有的限制。為此，本文設(shè)計和實現(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的現(xiàn)象，還從底層了解了無線傳感網(wǎng)絡(luò)的基本知識，為以后的算法實際實現(xiàn)打好堅實基礎(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)行事件檢測的系統(tǒng)原型，部署于野外，進(jìn)行實驗，用于在真實的環(huán)境中測試該算法的優(yōu)缺點。
　　 該系統(tǒng)包含傳感器節(jié)點和sink

5、節(jié)點的設(shè)計，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無線收發(fā)模塊實現(xiàn)節(jié)點間通信，通過w5100無線上網(wǎng)模塊實現(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人體所在位置，將傳感器節(jié)點布置在燈上，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，布置簡單，不需要大規(guī)模改變原有照明電路，利用原有的電路開關(guān)實現(xiàn)手動關(guān)燈，使用多媒體上