НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕМА: ПОДСИСТЕМА БАЗ ДАННЫХ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ОПТИМИЗАЦИИ СЕНСОРНЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ Автор: магистрант Валяев И.Н. гр.ЭР Руководитель: д.т.н. проф. Губонин Н.С. Москва 2012

ЦЕЛИ РАБОТЫ составление обзора беспроводных сенсорных сетей, работающих в соответствии с протоколом ZigBee проведение серии экспериментов, нацеленных на выявление зависимости среднего срока службы сети от временных и энергетических параметров радиомодулей синтез концептуальной модели информационно-измерительной системы синтез математической модели оптимизации системы, построенной на основе беспроводной сенсорной сети создание подсистемы баз данных программно-инструментального комплекса оптимизации сенсорных информационно- измерительных систем 1

РАЗДЕЛЫ РАБОТЫ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СЕНСОРНЫХ СЕТЯХ ПРОТОКОЛА ZIGBEE КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ СЕНСОРНОЙ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМЫ РЕАЛИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМЫ БАЗ ДАННЫХ ПРОГРАММНО- ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ПРИ РАБОТЕ С МОДУЛЕМ БАЗ ДАННЫХ 2

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СЕНСОРНЫХ СЕТЯХ ПРОТОКОЛА ZIGBEE Идеология персональных сетей стандарта IEEE простота создания сетей сбора данных возможность их оперативного развёртывания и сворачивания интеллектуальность и дешевизна лёгкость их расширения и сокращения приложение сетей к разным профилям жизнедеятельности Состав универсальной платформы БСС конечное устройство маршрутизатор концентратор 3

Результаты моделирования на имитаторе БСС «Wireless Sensor Network v 1.1» Рис. 1 График зависимости среднего срока службы сети от энергетических параметров радиомодуля Рис. 2 График зависимости среднего срока службы сети от временных параметров радиомодуля 4

КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ СЕНСОРНОЙ ИНФОРМАЦИОННО- ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ Задачи 1. Предложить концептуальную модель информационно-измерительной системы, отвечающую следующим требованиям: устойчивая связь между элементами системы низкие затраты на оборудование ССИИС низкие затраты на проектирование и развёртывание системы увеличенный средний срок службы за счёт снижения энергопотребления от автономных источников питания и уменьшения числа активных элементов 2. Предложить показатели качества системы и выбрать параметры модели 5

Показатели качества Показатель качества Обозначение ИсходноеМодель Стоимость аппаратных средств и монтажаСk0k0 Среднее время работы исправных устройств до замены батареи T b_ch 1/ k 1 Среднее время безотказной работыMBTF1/ k 2 Минимальный уровень сигнала на входе приемника элемента WSN RSSI1/ k 3 6

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМЫ Целевые функцииПримечания +1 для координатора сети 7

Блок-схема алгоритма определения количества устройств заданной конфигурации 8

Структурная схема «плоской» этажной конфигурации информационно- измерительной системы 9

Структура программно-инструментального комплекса 10

ПОДСИСТЕМА БАЗ ДАННЫХ ПРОГРАММНО- ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА База данных состоит из четырех модулей: Модуль БД параметров радиомодулей. Модуль БД создания и загрузки начальных конфигураций системы Модуль БД работоспособных и промежуточных конфигураций системы Модуль БД итоговых конфигураций системы Механизм взаимодействия компонента отображения-редактирования данных в BDE (Borland Database Engine) DataSource Компонент отображения BDE Query Table База данных 11

Модуль БД начальных конфигураций 12

Модуль БД радиомодулей 13

Подмодуль редактирования БД устройств 14

Модуль итоговых конфигураций системы 15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В рамках дипломной работы удалось достигнуть следующих результатов: Составлен обзор области беспроводных сенсорных сетей, доказана высокая актуальность выбранной тематики Анализ результатов проведенных экспериментов имитаторе БСС «Wireless Sensor Network Simulator v1.1» позволил качественно оценить влияние временных и энергетических параметров на средний срок службы сети Предложена концептуальная модель сенсорной информационно- измерительной системы «плоской» конфигурации На основе концептуальной модели предложена математическая модель оптимизации системы Реализован модуль определения количества устройств Реализован подсистема баз данных, включающая модули БД устройств, БД начальных, работоспособных, промежуточных, итоговых конфигураций, модуль редактирования БД радиомодулей. Составлено руководство при работе с подсистемой БД