Адаптивный энергосберегающий алгоритм классификации состояний в беспроводных сенсорных сетях

Работа посвящена разработке адаптивного энергосберегающего алгоритма классификации состояний беспроводных сенсорных сетей (БСС) и программному комплексу на его основе. В работе получены новые научно-технические результаты. Проведен анализ энергопотребления в беспроводных сенсорных сетях, который определил, что 70% электроэнергии узла сети расходуется на коммуникацию по беспроводной сети. Проведен системный анализ функций беспроводных сенсорных сетей в различных отраслях, который позволил сформировать основные направления: сбор данных, мониторинг, контроль, слежение и формирование управляющих команд, а также выделить общую задачу – принятие решения о состоянии в БСС. Разработана блок-схема адаптивного энергосберегающего алгоритма обработки информации в БСС, реализующего принятие решения о классификации состояния сети на основе базы знаний. Разработана программная реализация алгоритма в среде программного языка Python3 на базе библиотеки scikit-learn, обеспечивающая использование готовых алгоритмов применения решающего дерева c логикой локального принятия решения о необходимости передачи данных по беспроводной сети. Представлена контекстная диаграмма и ее первый уровень декомпозиции адаптивного энергосберегающего алгоритма классификации состояний в беспроводной сенсорной сети, которые подробно описывают основные процессы в предлагаемом способе энергоэффективной обработки информации в БСС. Проведено модульное тестирование двух основных функций разработанного алгоритма по полному набору входных данных, которое подтвердило корректность алгоритма. Проведено экспериментальное исследование способа расчета вероятности передачи данных, которое подтвердило достоверность теоретических расчетов. Разработана полунатурная модель беспроводной сенсорной сети, реализующая основные характеристики и поведение фактической эксплуатационной системы с целью экспериментального исследования разработанного алгоритма. Проведен сравнительный анализ энергоэффективности предлагаемого алгоритма классификации состояний в БСС для результатов теоретического расчета и при исследовании на полунатурной модели, который показал, что при использовании алгоритма количество сеансов связи сокращается более чем на 70%. Адаптивный энергосберегающий алгоритм передачи данных применим в беспроводных сенсорных сетях, где необходимо принимать решение о состоянии сенсорной сети (задача классификации) на основе множества показаний с сенсоров. Для функционирования алгоритма необходимо обучить решающее дерево и получить предикаты для сенсоров.