太阳能传感器网络能量管理与调度研究

太阳能供电使传感器网络进入可持续工作的新模式，然而这种新模式在理论与技术上给网络能量管理与调度带来了新的挑战性问题。为克服这些问题，本项目具体分析了网络可持续工作的充要条件，并在该条件下从单节点和网络两个层面实现能量高效使用；在保证网络信息采集可靠的条件下，研究了自适应调整网络工作周期的理论条件和实现方法；为适应实际环境中光照变化的复杂性，研究了基于博弈论的能量使用策略；为实现单节点光电能的高效转化，研究了基于单节点的能量使用控制方法。本项目在先期研究基础上，进行了理论与技术研究；设计了太阳能传感器网络平台进行实验验证。本项目为传感器网络可持续工作不仅提供了一种有效、环保的自然能源获取手段，也提供了理论与技术支撑。

传感器网络以其潜在的广泛应用前景成为近年来的研究热点，而其携带的有限能量限制其长时间工作。太阳能是廉价、清洁而易获取的自然能源；通过获取这种能量可给传感器节点供电，使得传感器网络能够持续长时间工作。本项目的总体研究内容为传感器节点太阳能供电系统，以及太阳能传感器网络的能量管理和调度。具体地，针对在满足网络任务条件下，研究了网络工作周期自适应调整的问题；本项目采用Quorum系统，提出来占空比自适应调节方法，该方法能够保证节点任务的同时，确保节点之间在异步的情况下也能通讯。针对节点间采集到能量不均衡问题，提出了加权数据融合方法，以调整网络中节点能耗的均衡性；为了提高节点对所采集能量的使用效率，本项目提出能量流概念，设计了能量控制方法。本项目的研究成果，为传感器网络高效使用太阳能提供了理论方法和工程技术，这将对传感网在实际环境中的长期工作提供了有效的能量供应和管理方法和技术。通过本项目的研究，项目组在学术论文发表，国际合作和后续研究等方面都取得了较好的成果。项目组发表学术论文9篇，均为SCI或EI收录;授权专利2项；培养硕士研究生5名。在本项目基础上，本项目组联合其他高校，构建了“城市之眼（CitySee）”大型碳排放监测系统，并获得了国家自然科学基金委的重大项目资助。