【技术实现步骤摘要】
一种应用于偏远环境密集监测网络的能量自维持调度方法
[0001]本专利技术涉及无线传感器网络
，特别涉及一种应用于偏远环境密集监测的网络能量自维持调度方法。
技术介绍
[0002]随着智能电网、智慧农业等物联网应用的规模化发展，孤岛微电网和精准农业等各种新兴业务对网络数据感知的深度和广度提出了更高的要求，使得网络需部署大量感知节点支撑精益感知、分级处理、区域自治等新型调控模式需求。作为感知层的无线传感网凭借易部署、可扩展、自组网等特点，可全方位灵活控制物联网应用各环节信息感知的深度和广度，实时监测和掌握网络各环节设备的运行参数，提升远程监控网络精准控制和智能调度水平。然而，一方面，受传感器自身体积小、功耗低等特征影响，能量限制问题成为影响其可扩展性的关键，特别是在地理位置偏远的地方，电网接入困难，补能设备难以抵达，能耗较高。另一方面，伴随着配电网大规模感知设备的接入，传统OMA模式已难以适应大规模终端互联场景，特别是在正交资源有限的6G以下频段，频谱资源愈发紧张，难以支撑大量设备的高速数据传输。同时，多设备接入在共享通...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种应用于偏远环境密集监测网络的能量自维持调度方法，其特征在于，其包括如下步骤：（1）初始化网络环境，大量无源传感节点静态随机分布在感知区域进行环境监测并标记自身坐标信息，基于能量全覆盖需求和节点混合多址接入模式，分布式均衡部署光伏捕能及存储装置；（2）根据光伏捕能特性和网络能量自维持需求，构建无线传感网光伏捕能簇头的部署总成本最小化函数；（3）根据光伏捕能特性和大规模终端NOMA接入正确解码约束，建立能量感知NOMA 分簇函数；（4）根据光伏捕能簇头“采集
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存储
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利用”协议协同全双工携能共传机制，建立网络光伏捕能簇头总能耗函数；（5）根据光伏供能混合TDMA
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NOMA多址接入机制，建立网络数据传输总吞吐量函数；（6）根据网络光伏捕能簇头部署、适配NOMA协议的节点分簇、光伏能量捕获
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存储
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利用的因果限制和网络服务质量约束要求，构建网络能量自维持下的能效最大化调度函数；（7）基于Dinkelbach多层迭代解耦优化算法联合优化所述NOMA感知分簇函数、所述光伏捕能簇头总能耗函数和所述网络数据传输总吞吐量函数，选取网络能效最大化的能量调度方案，完成光伏能量自维持密集无线传感网络的建立。2.根据权利要求1所述的一种应用于偏远环境密集监测网络的能量自维持调度方法，其特征在于，所述部署总成本包括光伏装置部署成本、各簇簇内和簇间距离成本。3.根据权利要求1所述的一种应用于偏远环境密集监测网络的能量自维持调度方法，其特征在于，所述部署总成本最小化函数为：，，，，，，其中，表示捕获单位能量的光伏装置部署成本，C表示单个光伏捕能设备成本，
表示簇头的平均光伏能量捕获量；表示网络传输单位数据的平均路由成本，表示簇头集，表示簇内节点集，为各簇头到sink节点的平均距离，和分别表示第个和第个光伏捕能簇头，表示簇头和簇头之间的欧氏距离，为簇头与其簇内节点之间的欧氏距离，、均表示无源传感节点，；均为0
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1指示变量，当表示节点被选为簇头，当表示节点为普通传感节点，当表示节点隶属于簇头，当表示节点不属于簇头的NOMA簇集合；约束C1表示一个光伏捕能周期内，簇头能量需满足能量中立操作；其中，表示节点的能耗，表示簇头的光伏捕能量，表示将光伏捕能周期分成个时帧，t表示时帧；约束C2和C3表示所有节点均被分配，且每个节点仅隶属于一个簇头；约束C4表示均为0
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1指示变量，当表示节点被选为簇头，当表示节点隶属于簇头。4.根据权利要求3所述的一种应用于偏远环境密集监测网络的能量自维持调度方法，其特征在于，所述节点的能耗为：，其中，表示传感器节点信号发射固定能耗，表示节点数据上传速率，表示节点所在簇分配的数据上传时间。5.根据权利要求3所述的一种应用于偏远环境密集监测网络的能量自维持调度方法，其特征在于，所述簇头在一个时帧t捕获的能量为：，其中，表示太阳能转换效率；表示光照辐度满足均值为，方差为的高斯分布；W表示簇头部署的太阳能板面积，T表示一个数据传输周期。6.根据权利要求1所述的一种应用于偏远环境密集监测网络的能量自维持调度方法，其特征在于，所述步骤（1）中，网络采用混合TDMA
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NOMA方式进行数据采集传输，各簇头之间通过TDMA在自身分配时隙进行数据传输，簇内节点采用NOMA模式向其簇头上传数据，...
【专利技术属性】
技术研发人员：高娟，吴润泽，郭昊博，郝建红，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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