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低功耗物联网研究综述:原理、架构与应用场景
1
作者
骆东鑫
李晶
+3 位作者
徐勇军
陈莉
唐鹏
赵耘
《无线电通信技术》
2025年第5期976-988,共13页
随着物联网技术的蓬勃发展,大量终端设备广泛部署,海量终端设备能量补充难题以及频谱拥挤状况愈发突出。这些问题不仅限制了物联网的进一步发展,还对现有网络基础设施提出了严峻考验。低功耗物联网作为应对这些问题的关键技术,受到了广...
随着物联网技术的蓬勃发展,大量终端设备广泛部署,海量终端设备能量补充难题以及频谱拥挤状况愈发突出。这些问题不仅限制了物联网的进一步发展,还对现有网络基础设施提出了严峻考验。低功耗物联网作为应对这些问题的关键技术,受到了广泛关注。基于此,对低功耗物联网进行了研究。对低功耗物联网进行概述,包括其原理及多种低功耗通信技术;在现有研究成果的基础上,分析了低功耗物联网的主要传输架构;针对物联网中复杂的通信环境,给出了不同传播环境下低功耗物联网的通信架构;讨论了现有低功耗物联网的典型应用场景,展现其在多个领域的潜在价值;对低功耗物联网的未来研究趋势进行展望。
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关键词
低功耗物联网
低
功
耗
无线通信技术
网络传输架构
可重构智能超表面
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职称材料
基于物联网的光伏温室温度预测与环境监控系统
被引量:
1
2
作者
海涛
招兴业
+1 位作者
陆剑锋
王钧
《中国农机化学报》
北大核心
2025年第2期75-82,共8页
针对大型温室群普遍存在耗能高、监测困难及温度调控滞后等问题,设计集光伏发电、低功耗广域物联网和长短期记忆网络预测技术于一体的温室监控系统。根据广西桂南地区的气候特征,通过Ecotect仿真得出屋顶光伏组件覆盖率在25%或33%时可...
针对大型温室群普遍存在耗能高、监测困难及温度调控滞后等问题,设计集光伏发电、低功耗广域物联网和长短期记忆网络预测技术于一体的温室监控系统。根据广西桂南地区的气候特征,通过Ecotect仿真得出屋顶光伏组件覆盖率在25%或33%时可兼顾光伏发电和温室内部采光效果。监控系统利用LoRa和NB—IoT技术混合组网实现环境参数的无线采集,上位机结合云平台及物联网技术对温室环境进行远程监控,并运用采集数据训练WOA—LSTM模型为温度预测提供支撑。测试表明,系统通信距离在500 m内,丢包率不超过3%,满足大型温室群对环境信息采集和稳定传输的需求,温度预测模型的均方根误差和平均绝对误差分别为0.476℃、0.367℃,可为温度预测和提前调控提供参考。该系统能够实现温室环境的实时监测、温度预测与调控,可为进一步提高温室种植作物的产量和质量提供借鉴。
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关键词
光伏温室
监控系统
温度预测
低
功
耗
广域
物
联网
无线传感网络
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职称材料
基于LPWAN和AQI指数预测的空气质量监测系统
被引量:
4
3
作者
张天娇
海涛
+2 位作者
王钧
黄孝平
招兴业
《科学技术与工程》
北大核心
2024年第15期6558-6566,共9页
针对传统空气质量监测系统耗电量大、抗干扰能力差、稳定性不高以及空气质量指数(air quality index,AQI)预测精度不足等问题,设计了一种集低功耗广域物联网LPWAN、One-NET云平台和循环神经网络(gated recurrent unit,GRU)于一体的空气...
针对传统空气质量监测系统耗电量大、抗干扰能力差、稳定性不高以及空气质量指数(air quality index,AQI)预测精度不足等问题,设计了一种集低功耗广域物联网LPWAN、One-NET云平台和循环神经网络(gated recurrent unit,GRU)于一体的空气质量监测系统。系统采用光伏为主、市电为辅的混合模式供电;利用远距离无线电LoRa技术采集环境参数,集合云平台技术、麻雀搜索算法-变分模态分解-循环神经网络(sparrow search algorithm-variational mode decomposition-GRU,SSA-VMD-GRU)耦合模型实现远程监控和预测AQI指数。通过通信测试,结果表明通信距离1000 m内,通信率在96%以上,丢包率不超过4%。将采集到的特征参数用传统的GRU模型、VMD-GRU模型和本文提出的SSA-VMD-GRU模型进行训练、测试仿真和对比,结果表明SSA-VMD-GRU模型相较于传统的GRU模型和VMD-GRU模型对AQI指数有更好的预测效果,均方根误差分别减小了22.434、0.833,平均绝对误差分别减小了16.849、0.623,预测误差率在3%以内。该系统能够实现对空气质量的实时监控和AQI指数的精准预测,为准确发布空气质量预警提供借鉴。
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关键词
低
功
耗
广域
物
联网
AQI指数预测
SSA-VMD-GRU模型
监测系统
光伏供电
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职称材料
NB-IoT运营策略
被引量:
6
4
作者
贾雪琴
张云勇
《中兴通讯技术》
2017年第1期21-24,共4页
认为低功耗物联网(IoT)业务所面临的挑战主要包括:在网络和终端方面,模组成本高,耗电量大,网络覆盖不理想;在运营方面,增量不增收,业务碎片化。窄带物联网(NB-IoT)能有效解决当前低功耗业务所面临的问题,相比LoRa等非授权频谱低功耗广...
认为低功耗物联网(IoT)业务所面临的挑战主要包括:在网络和终端方面,模组成本高,耗电量大,网络覆盖不理想;在运营方面,增量不增收,业务碎片化。窄带物联网(NB-IoT)能有效解决当前低功耗业务所面临的问题,相比LoRa等非授权频谱低功耗广域物联网(LPWAN)技术,在移动性、可靠性和安全性等方面具有优势,更适合规模化运营。提出了运营商的NB-IoT运营策略,包括迅速部署NB-IoT网络,突破网络连接服务,聚焦重点行业,加强产业合作。认为NB将会成为LPWA的主流技术。
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关键词
低功耗物联网
窄带
物
联网
运营策略
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职称材料
距离约束分簇策略下无人机群空地组网性能分析
被引量:
2
5
作者
姚媛媛
乌云嘎
+2 位作者
董瑶瑶
冯志勇
尉志青
《电子与信息学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第3期951-959,共9页
在无人机(UAV)辅助的能量受限低功耗物联网(IoT)节点数据传输场景中,针对传统的Matérn聚类过程(MCP)建模造成的无人机覆盖冗余问题,该文提出一种Matérn集群下的距离约束分簇策略(MCDC)。该策略采用带有距离约束的Matérn...
在无人机(UAV)辅助的能量受限低功耗物联网(IoT)节点数据传输场景中,针对传统的Matérn聚类过程(MCP)建模造成的无人机覆盖冗余问题,该文提出一种Matérn集群下的距离约束分簇策略(MCDC)。该策略采用带有距离约束的Matérn聚类过程对无人机和地面IoT节点位置进行了建模,实现冗余覆盖的大幅度下降。在此分布策略下,IoT节点首先通过从无人机发送的射频信号中收集能量,然后利用收集的能量向无人机进行上行数据传输,解决IoT节点能量受限问题。此外,分析了IoT节点传输机会以及无人机群空地网络的上行传输中断性能和吞吐量,并衡量了上下行阶段的时间分配比,无人机的发射功率,以及IoT节点密度等参数对网络性能的影响。最后通过仿真对理论结果进行了验证。
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关键词
无人机群
距离约束
能量收集
低功耗物联网
空地组网
随机几何
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职称材料
基于LoRa的气体绝缘组合电器SF6泄漏报警监测技术
被引量:
5
6
作者
张英
牧灏
《高压电器》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第9期74-79,共6页
有效监测气体绝缘组合电器变电站的SF6气体泄漏,对于保证变电站工作人员和环境安全至关重要。目前的SF6泄漏报警装置传感器模块均需要接电源线和通讯线,通过有线方式将传感器模块监测的数据传输至大门外主机,分布的监测模块采用有线方式...
有效监测气体绝缘组合电器变电站的SF6气体泄漏,对于保证变电站工作人员和环境安全至关重要。目前的SF6泄漏报警装置传感器模块均需要接电源线和通讯线,通过有线方式将传感器模块监测的数据传输至大门外主机,分布的监测模块采用有线方式,存在不美观、装好后移动困难及维修不易等问题。因此,提出基于Lo Ra的SF6泄漏报警监测技术,研制出基于Lo Ra技术的SF6泄漏报警监测装置,并进行了相关测试,测试结果表明,研制的装置参数符合该领域检测要求。
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关键词
气体绝缘组合电器
低
功
耗
窄带
物
联网
SF6泄漏
监测
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职称材料
题名
低功耗物联网研究综述:原理、架构与应用场景
1
作者
骆东鑫
李晶
徐勇军
陈莉
唐鹏
赵耘
机构
重庆邮电大学通信与信息工程学院
出处
《无线电通信技术》
2025年第5期976-988,共13页
基金
国家自然科学基金(U23A20279,62271094)
新重庆青年创新人才项目(CSTB2024NSCQ-QCXMX0059)
+1 种基金
重庆市自然科学基金(CSTB2022NSCQ-LZX0009,CSTB2023NSCQ-LZX0079)
重庆研究生科研创新项目(CYB23241)。
文摘
随着物联网技术的蓬勃发展,大量终端设备广泛部署,海量终端设备能量补充难题以及频谱拥挤状况愈发突出。这些问题不仅限制了物联网的进一步发展,还对现有网络基础设施提出了严峻考验。低功耗物联网作为应对这些问题的关键技术,受到了广泛关注。基于此,对低功耗物联网进行了研究。对低功耗物联网进行概述,包括其原理及多种低功耗通信技术;在现有研究成果的基础上,分析了低功耗物联网的主要传输架构;针对物联网中复杂的通信环境,给出了不同传播环境下低功耗物联网的通信架构;讨论了现有低功耗物联网的典型应用场景,展现其在多个领域的潜在价值;对低功耗物联网的未来研究趋势进行展望。
关键词
低功耗物联网
低
功
耗
无线通信技术
网络传输架构
可重构智能超表面
Keywords
low-power Internet of Things
low-power wireless communication technology
network transmission architectures
RIS
分类号
TN919.23 [电子电信]
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职称材料
题名
基于物联网的光伏温室温度预测与环境监控系统
被引量:
1
2
作者
海涛
招兴业
陆剑锋
王钧
机构
广西大学电气工程学院
广西中烟工业有限责任公司
华蓝设计(集团)有限公司
出处
《中国农机化学报》
北大核心
2025年第2期75-82,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(52277138)
广西科技计划项目(桂科AB22035037)。
文摘
针对大型温室群普遍存在耗能高、监测困难及温度调控滞后等问题,设计集光伏发电、低功耗广域物联网和长短期记忆网络预测技术于一体的温室监控系统。根据广西桂南地区的气候特征,通过Ecotect仿真得出屋顶光伏组件覆盖率在25%或33%时可兼顾光伏发电和温室内部采光效果。监控系统利用LoRa和NB—IoT技术混合组网实现环境参数的无线采集,上位机结合云平台及物联网技术对温室环境进行远程监控,并运用采集数据训练WOA—LSTM模型为温度预测提供支撑。测试表明,系统通信距离在500 m内,丢包率不超过3%,满足大型温室群对环境信息采集和稳定传输的需求,温度预测模型的均方根误差和平均绝对误差分别为0.476℃、0.367℃,可为温度预测和提前调控提供参考。该系统能够实现温室环境的实时监测、温度预测与调控,可为进一步提高温室种植作物的产量和质量提供借鉴。
关键词
光伏温室
监控系统
温度预测
低
功
耗
广域
物
联网
无线传感网络
Keywords
photovoltaic greenhouse
monitoring system
temperature prediction
low-power wide-area network
wireless sensor network
分类号
S24 [农业科学—农业电气化与自动化]
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职称材料
题名
基于LPWAN和AQI指数预测的空气质量监测系统
被引量:
4
3
作者
张天娇
海涛
王钧
黄孝平
招兴业
机构
广西大学电气工程学院
华蓝设计(集团)有限公司
南宁学院电气工程学院
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2024年第15期6558-6566,共9页
基金
国家自然科学基金(52277138)
广西重点研发计划(22035037)。
文摘
针对传统空气质量监测系统耗电量大、抗干扰能力差、稳定性不高以及空气质量指数(air quality index,AQI)预测精度不足等问题,设计了一种集低功耗广域物联网LPWAN、One-NET云平台和循环神经网络(gated recurrent unit,GRU)于一体的空气质量监测系统。系统采用光伏为主、市电为辅的混合模式供电;利用远距离无线电LoRa技术采集环境参数,集合云平台技术、麻雀搜索算法-变分模态分解-循环神经网络(sparrow search algorithm-variational mode decomposition-GRU,SSA-VMD-GRU)耦合模型实现远程监控和预测AQI指数。通过通信测试,结果表明通信距离1000 m内,通信率在96%以上,丢包率不超过4%。将采集到的特征参数用传统的GRU模型、VMD-GRU模型和本文提出的SSA-VMD-GRU模型进行训练、测试仿真和对比,结果表明SSA-VMD-GRU模型相较于传统的GRU模型和VMD-GRU模型对AQI指数有更好的预测效果,均方根误差分别减小了22.434、0.833,平均绝对误差分别减小了16.849、0.623,预测误差率在3%以内。该系统能够实现对空气质量的实时监控和AQI指数的精准预测,为准确发布空气质量预警提供借鉴。
关键词
低
功
耗
广域
物
联网
AQI指数预测
SSA-VMD-GRU模型
监测系统
光伏供电
Keywords
low-power wide-area internet of things
AQI index forecast
SSA-VMD-GRU model
monitoring systems
photovoltaic power supply
分类号
X51 [环境科学与工程—环境工程]
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职称材料
题名
NB-IoT运营策略
被引量:
6
4
作者
贾雪琴
张云勇
机构
中国联通研究院
出处
《中兴通讯技术》
2017年第1期21-24,共4页
文摘
认为低功耗物联网(IoT)业务所面临的挑战主要包括:在网络和终端方面,模组成本高,耗电量大,网络覆盖不理想;在运营方面,增量不增收,业务碎片化。窄带物联网(NB-IoT)能有效解决当前低功耗业务所面临的问题,相比LoRa等非授权频谱低功耗广域物联网(LPWAN)技术,在移动性、可靠性和安全性等方面具有优势,更适合规模化运营。提出了运营商的NB-IoT运营策略,包括迅速部署NB-IoT网络,突破网络连接服务,聚焦重点行业,加强产业合作。认为NB将会成为LPWA的主流技术。
关键词
低功耗物联网
窄带
物
联网
运营策略
Keywords
low power enabled IoT
NB-IoT
operation strategies
分类号
TN929.5 [电子电信—通信与信息系统]
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职称材料
题名
距离约束分簇策略下无人机群空地组网性能分析
被引量:
2
5
作者
姚媛媛
乌云嘎
董瑶瑶
冯志勇
尉志青
机构
北京信息科技大学信息与通信工程学院
北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室
北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室
出处
《电子与信息学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第3期951-959,共9页
基金
北京市自然科学基金-海淀原始创新联合基金(L192022)
北京市教委科研计划(KM202011232002)
+1 种基金
北京市自然科学基金-市教委联合资助项目(KZ201911232046)
泛网无线通信教育部重点实验室(BUPT)项目(KFKT-2020105)。
文摘
在无人机(UAV)辅助的能量受限低功耗物联网(IoT)节点数据传输场景中,针对传统的Matérn聚类过程(MCP)建模造成的无人机覆盖冗余问题,该文提出一种Matérn集群下的距离约束分簇策略(MCDC)。该策略采用带有距离约束的Matérn聚类过程对无人机和地面IoT节点位置进行了建模,实现冗余覆盖的大幅度下降。在此分布策略下,IoT节点首先通过从无人机发送的射频信号中收集能量,然后利用收集的能量向无人机进行上行数据传输,解决IoT节点能量受限问题。此外,分析了IoT节点传输机会以及无人机群空地网络的上行传输中断性能和吞吐量,并衡量了上下行阶段的时间分配比,无人机的发射功率,以及IoT节点密度等参数对网络性能的影响。最后通过仿真对理论结果进行了验证。
关键词
无人机群
距离约束
能量收集
低功耗物联网
空地组网
随机几何
Keywords
Unmanned Aerial Vehicle(UAV)swarm
Distance constraint
Energy harvesting
Low-power internet of things
Air-to-ground networking
Stochastic geometry
分类号
TN929.5 [电子电信—通信与信息系统]
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职称材料
题名
基于LoRa的气体绝缘组合电器SF6泄漏报警监测技术
被引量:
5
6
作者
张英
牧灏
机构
贵州电网有限责任公司电力科学研究院
出处
《高压电器》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第9期74-79,共6页
基金
贵州省优秀青年科技人才项目(20195667)
中国南方电网公司科技项目(GZKJXM20181416)。
文摘
有效监测气体绝缘组合电器变电站的SF6气体泄漏,对于保证变电站工作人员和环境安全至关重要。目前的SF6泄漏报警装置传感器模块均需要接电源线和通讯线,通过有线方式将传感器模块监测的数据传输至大门外主机,分布的监测模块采用有线方式,存在不美观、装好后移动困难及维修不易等问题。因此,提出基于Lo Ra的SF6泄漏报警监测技术,研制出基于Lo Ra技术的SF6泄漏报警监测装置,并进行了相关测试,测试结果表明,研制的装置参数符合该领域检测要求。
关键词
气体绝缘组合电器
低
功
耗
窄带
物
联网
SF6泄漏
监测
Keywords
gas-insulated switchgear(GIS)
LoRa
SF6 leakage
monitoring
分类号
TM595 [电气工程—电器]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
低功耗物联网研究综述:原理、架构与应用场景
骆东鑫
李晶
徐勇军
陈莉
唐鹏
赵耘
《无线电通信技术》
2025
在线阅读
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职称材料
2
基于物联网的光伏温室温度预测与环境监控系统
海涛
招兴业
陆剑锋
王钧
《中国农机化学报》
北大核心
2025
1
在线阅读
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职称材料
3
基于LPWAN和AQI指数预测的空气质量监测系统
张天娇
海涛
王钧
黄孝平
招兴业
《科学技术与工程》
北大核心
2024
4
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职称材料
4
NB-IoT运营策略
贾雪琴
张云勇
《中兴通讯技术》
2017
6
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职称材料
5
距离约束分簇策略下无人机群空地组网性能分析
姚媛媛
乌云嘎
董瑶瑶
冯志勇
尉志青
《电子与信息学报》
EI
CSCD
北大核心
2022
2
在线阅读
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职称材料
6
基于LoRa的气体绝缘组合电器SF6泄漏报警监测技术
张英
牧灏
《高压电器》
CAS
CSCD
北大核心
2020
5
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职称材料
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