[01109498]可持续自感知无线网络研发及其应用

面向十四五规划和2035远景目标,智能电网、工业制造等产业发展对无线传感器网络的需求急剧增加,对其组网能力、传输能力、位置感知能力、节点持续工作能力等提出了极高的要求。在国家863计划、国家科技重大专项、国家自然科学基金、江苏省基础研究计划等的资助下,自2004年起东南大学全力投入并联合南京英锐祺科技有限公司、国电南瑞科技股份有限公司,完成了“可持续自感知无线网络研发及其应用”项目,拥有自主知识产权,研制了具有国际先进水平和市场竞争力的系列产品,并在电力物联网中得到广泛应用。 本项目研发的可持续自感知无线网络,具有如下创新： 1. 针对大规模、多业务无线传感器网络设计复杂度高、能量效率低的问题,提出可持续自感知无线网络系统方案,通过对网络状态、节点位置、链路资源和业务特征等信息的自感知和利用,有效提高了网络吞吐率,降低了网络拥塞率和数据处理的算力资源消耗。 2. 针对电力物联网等应用场景中,节点能量受限、传输环境复杂、单一无线传输技术难以满足多场景业务需求的问题,提出高能效自感知无线传输技术,通过对节点能量、位置分布和活跃度状态等的感知,自适应优化信号传输和处理,降低了系统功耗和复杂度,提高了系统的能量效率。 3. 针对电力物联网等应用场景中,节点位置难以准确获取且不能被有效利用的问题,提出高精度自感知定位和标识技术,通过综合感知和分析信号的时间、频率和空间信息,得到了网络中大量节点的精确位置信息,有效提升了网络的位置感知能力。 4. 面向电力物联网的应用需求,针对传感器节点设备使用寿命短、网络规范性差和相关软件缺乏等问题,设计并实现了支持大规模用户和多类型业务的可持续自感知无线网络系列产品,包括超低功耗传感器节点、汇聚节点和接入节点设备以及系统控制软件等,大幅度降低了电力网络巡检运维成本,实现了电力设备的泛在互联、可持续多维感知和智能管理。 基于以上创新技术,本项目成功研发了拥有完整自主知识产权的低功耗无线传输芯片,研制了低功耗无线温度传感器、无线形变传感器、无线烟感传感器、无线GIS特高频局放传感器、无线温湿度传感器,汇聚节点和接入节点,研发了无线测温监控系统接收单元嵌入式管理软件、无线测温监控系统发射单元嵌入式管理软件、物联网设备状态监测软件。 本项目获授权发明专利20项,获软件著作权5项,发表高水平学术论文52篇, 参与制定通信行业标准2项、电力行业标准1项、国家电网企业标准2项。项目整体技术达到了国际先进水平,部分指标国际领先。 本项目研究成果广泛应用于国家电网各地市公司,实现经济效益超2亿元,有效解决了我国电网系统运维成本高、故障定位难、监管效率低等问题,为智能电网产业发展做出了重要贡献。