能耗模型

中央空调系统节能控制的全局优化模型——廖金宝; 刘甫; 孙帅帅

本系统基于MATLAB平台实现无线传感器网络中经典的LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）协议。该项目主要用于研究和模拟大型低功耗无线网络环境下的数据采集过程，其核心功能涵盖了网络拓扑的自动生成、节点分层聚类、动态簇头周期性选举以及数据传输路径的详细仿真。在算法执行中，系统根据预设的阈值随机选举簇头，并由簇头负责收集簇内非簇头节点的数据，进行数据融合处理后统一上报至远端基站。通过引入一阶无线电能耗模型，本项目能够精确计算每一轮通信中各节点的发射能耗、接收能耗以及数据融合产生的能量损耗，从而呈现网络整体的存活性能。用户可以利用该项目评估不同参数设置（如节点分布密度、基站位置、初始能量等）对网络生命周期的影响，为优化物联网和环境监控系统中的节能策略提供科学的仿真依据。

本项目基于MATLAB平台开发，旨在模拟和评价无线传感器网络（WSN）中LEACH-C（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy Centralized）协议的性能。LEACH-C是对传统LEACH协议的重要改进，它将分簇的决策权从分布式节点转移到了具有强大计算能力和全局视图的基站。在仿真运行过程中，每个节点在每一轮开始的设置阶段都会向基站发送其当前的位置坐标和剩余能量信息。基站根据接收到的全网信息，计算出当前节点的平均能量水平，并将能量低于平均值的节点排除在簇头候选名单之外，以确保低能量节点不承担高负荷的转发任务。随后，基站使用中心化的优化算法来寻找能够使全网通信能耗最小化的最优簇头分布和分簇方案。选定簇头后，基站将包含簇头ID和分簇指令的消息广播给网络中的所有节点。节点根据指令加入相应的簇，并在该轮的稳定运行阶段通过TDMA时序将感知数据发送至簇头。簇头对数据进行融合处理后，最终转发至基站。该项目实现了完整的无线电能量消耗模型，支持自定义节点分布、基站位置、初始能量等关键参数。通过该仿真系统，用户可以深入分析LEACH-C在延长网络生存期、减少能量空洞、优化负载均衡方面的实际表现，适用于环境监测、远程监控等对网络寿命有严格要求的WSN应用场景。