Design, Caracterization and Management of a Wireless Sensor Network for Smart Gas Monitoring翻译1.docVIP

图2。工作循环气体传感器和收发器活动表一，传感器节点的电流消耗（3 V） State Current consumption [mA] MCU radio gas sensor sleep off off 8 · 10?3 on on, idle on 55,80 on on, TX on 58,02 on off on 38,06 on off off 8,08 on on, idle off 21,80 on on, RX off 9,62 图3。传感器节点周期性唤醒，气体传感器在脉冲模式的行为流程图无线电活动的周期。节点的功耗免税循环活动的简化图形，如图。 2。B.能源模型表一显示了其组成部分的不同状态下的传感器节点的3 V电源，电流消耗。红外板引入另一个0.35毫安时检测到一个事件和0.105 mA的否则。可以仿照行为流程图节点的能源消耗。包括所有的电源状态，其生命周期和它们之间的转换是通过一个节点的行为流程图。对于每个国家和每个过渡，我们需要知道功耗（Pstate，Ptrans）和时间（tstate，ttrans）[23]中的节点花费。节点的能量消耗，然后可以在所有国家和所有国家之间的转换的能源能量的总和计算公式为： Enode = Pstate · tstate + Ptrans · ttrans . (6)网络中的其他节点）可以用来修改的义务周期和调整传感器的情况下，不降低服务质量的情况下最大限度地减少节点的活动的努力。四。实验装置我们的目标是设计一个系统，可以进行可靠的气体每年至少为监测和电池操作。节点设计使超低功耗睡眠状态（见表一）。为了降低节点功耗的总体（平均），我们需要保持尽可能多的时间处于睡眠状态。同时，它是获得足够的节点的活动检测的关键气体浓度，以确保一个安全舒适的的室内环境的重要意义。网络管理工作是非常依赖于应用程序。部署前的模拟监控区域（建筑），考虑空气流动，窗户和门的位置等，是有用的定义系统变量的初始值，和关键时刻的浓度值。从传感器（PIR传感器和气体传感器本身）中提取的信息的基础上，系统应能够预测的行为，适应占空比和发送报警消息，如果有必要的。此外，在通风控制的执行器可以在系统中。要显示我们提出的方法在网络的寿命和可靠性方面的优势，我们执行两个典型的应用场景模拟 - 由于一个人在一段较长的时间，并在一个象一个管道发生故障的危险事件的污染产生的污染气体浓度监测。A.应用场景我们建议灵活，自主的系统能够在各种情况下的室内空气质素监察。我们可以分成两组这些情况：准定检测和事件检测。1）准定检测：VOC浓度高对人的存在（而不是由生理，而且通过使用清洁产品，烹饪，吸烟等）和在一个房间的时间取决于（没有适当的通风），我们可以通知连续气体增量。因此，它是非常有用的合并从人的存在探测器（PIR感应器）提取的数据，建立灵活，高效节能系统。正如前面提到在第II - B PIR传感器还可以给有关的运动方向的信息。部署它的大门，我们可以在房间里的人的数量保持跟踪和动态修改的气体浓度检测的频率（占空比）。2）事件检测：（和基础设施的）的人的健康和安全是非常重要的危险事件，如高瓦斯浓度检测。管道故障是最常见的危险气体浓度源 智能燃气周一itoring设计节点的行为流程图如图。 3。我们测得的每一个电源状态和它们之间的转换的权力和时间。为了视觉清晰度，不是所有的信息描述。从PIR传感器（约在场的人）和收发器的信息（报警消息的接收在建设配股，知道哪些房间是连接的管道和节点都先在一定的房间泄漏的情况下被唤醒。此外，以前的失败和管道基础设施的国家的历史进行调查，以指定每个房间泄漏的危险因素。建模网络部署前的水管故障，可以帮助我们决定对 图4。智能气体传感器网络部署的一个例子 图5。在一所房子，经过一个小时的长管故障的二氧化碳浓度 节点的放置在房间里和占空比（包括电台及气体传感器的活动活动）。非活动状态（睡眠）是反应tirne的关键。仿照气fiow率irnportant确定nodeat的最大反应时间要短于气体tirne达到危险浓度（fiammable/爆炸/致命）。 Alsofor初步的实地测试和模型显示危险气体concentrationwe的低风险，可以捕获é气体传感器值只有一个人在场的PIR传感器检测房间。经过检测危险气体的浓度值的安全比网络的生命周期变得更加重要。 Hencewe唤醒节点不断小号nple气体传感器，并告知在网络中的所有节点（建设）做同样的事情，使气体fiowthat跟踪泄漏后的分析和赔偿的建设的有用。B.Simulαtion对于一些日常生活中的空气污染的情况下研究我们使用的最流行的免费多区域模拟工具[24]