صفحه

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                                                                 

فهرست مطالب هشت

چکیده…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….۱                         

فصل اول: بررسی کلیات و اهداف تحقیق

۱-۱-  مقدمه   ۲

۱-۲-  بتن الیافی ۳

۱-۳-  الیاف مورد استفاده در بتن ۳

۱-۳-۱-  الیاف طبیعی ۴

۱-۳-۲-  الیاف فولادی ۴

۱-۳-۳-  الیاف آرامید ۵

۱-۳-۴-  الیاف کربن ۵

۱-۳-۵-  الیاف شیشه ۵

۱-۴-  اهداف تحقیق ۶

۱-۵-  خلاصه­ی فصل و بررسی محتویات فصل­های بعد ۷

فصل دوم: ویژگی­های بتن مسلح به الیاف شیشه

۲-۱-  مقدمه   ۸

۲-۲-  بتن مسلح به الیاف شیشه (GFRC) 8

۲-۲-۱-  ملاحظات اقتصادی استفاده از بتن مسلح به الیاف شیشه ۹

۲-۳-   روش­های ساخت بتن مسلح به الیاف شیشه ۹

۲-۳-۱-  روش پیش مخلوط ۹

۲-۳-۲-  روش اسپری ۱۰

۲-۴-  عمل­آوری بتن مسلح به الیاف شیشه ۱۱

۲-۴-۱-  عمل­آوری مرطوب ۱۲

۲-۴-۲-  عمل­آوری با هوا ۱۲

۲-۵-  خواص مکانیکی ۱۳

۲-۵-۱-  مقاومت فشاری ۱۳

۲-۵-۲-  مقاومت کششی ۱۳

هشت

۲-۵-۳-  مقاومت خمشی ۱۴

۲-۵-۴-  مقاومت ضربه ۱۶

۲-۵-۵-  مدول الاستیسیته ۱۶

۲-۵-۶-  طاقت     ۱۷

۲-۶-  دوام     ۱۷

الف- بررسی ﺗﺄثیر محیط قلیایی ۱۷

ب- بررسی ﺗﺄثیر فرایند هیدراسیون سیمان ۱۷

۲-۷-  ﺗﺄثیر گذر زمان بر خواص مکانیکی GFRC 18

۲-۷-۱-  خصوصیات مکانیکی وابسته به ملات ۱۸

۲-۷-۲-  خصوصیات مکانیکی وابسته به الیاف شیشه ۱۸

۲-۸-  مواد پوزولانی ۱۹

۲-۸-۱-  انواع پوزولان­ها ۲۰

۲-۸-۲-  ﺗﺄثیر مواد پوزولانی بر خصوصیات مکانیکی بتن ۲۰

۲-۸-۳-  میکروسیلیس ۲۱

۲-۸-۴-  متاکائولین ۲۲

۲-۹-  فناوری نانو ۲۲

۲-۹-۱-  کاربرد فناوری نانو در بتن ۲۲

۲-۱۰-  خلاصه­ی فصل ۲۶

فصل سوم: مروری بر پیشینه­ی علمی موضوع

۳-۱-  مقدمه   ۲۷

۳-۲-  تاریخچه­ی تولید الیاف مقاوم در محیط قلیایی ۲۷

۳-۳-  استفاده از مواد پلیمری در بتن مسلح به الیاف شیشه ۲۸

۳-۴-  بررسی مقاومت فشاری بتن مسلح به الیاف شیشه ۳۲

۳-۵-  استفاده از میکروسیلیس و متاکائولین در بتن مسلح به الیاف شیشه ۳۴

۳-۵-۱-  ﺗﺄثیر مواد پوزولانی بر رفتار خمشی بتن مسلح به الیاف شیشه ۳۴

۳-۵-۲-  ﺗﺄثیر مواد پوزولانی بر رفتار کششی بتن مسلح به الیاف شیشه ۳۶

۳-۵-۳-  ﺗﺄثیر مواد پوزولانی بر روی طاقت بتن مسلح به الیاف شیشه ۳۸

۳-۵-۴-  بررسی مکانیزم شکست بتن مسلح به الیاف شیشه ۳۸

۳-۶-  استفاده از نانوسیلیس به عنوان جایگزین بخشی از سیمان در بتن ۴۰

۳-۷-  خلاصه­ی فصل ۴۱

نه

فصل چهارم: مشخصات مصالح و چگونگی ساخت نمونه­ها

۴-۱-  مقدمه   ۴۲

۴-۲-  مشخصات و ویژگی­های مصالح به کار رفته ۴۲

۴-۲-۱-  سنگدانه­ها ۴۲

۴-۲-۲-  مصالح ریز دانه ۴۳

۴-۲-۳-  سیمان       ۴۵

۴-۲-۴-  آب          ۴۶

۴-۲-۵-  مواد پوزولانی ۴۷

الف- میکروسیلیس ۴۷

ب- متاکائولین ۴۸

ج- نانوسیلیس ۴۸

۴-۲-۶-  فوق روان­کننده ۴۹

۴-۲-۷-  الیاف شیشه ۵۰

۴-۳-  طرح اختلاط ۵۱

۴-۳-۱-  نحوه­ محاسبه­ی طرح­های اختلاط ۵۲

۴-۴-  نحوه­ اختلاط مواد و ساخت نمونه­ها ۵۳

۴-۴-۱-  ساخت نمونه­ها در روش پیش مخلوط ۵۳

۴-۴-۲-  ساخت نمونه­ها در روش اسپری ۵۶

۴-۵-  نام­گذاری طرح­های اختلاط ۵۸

۴-۶-  بیرون آوردن نمونه­ها از قالب و عمل­آوری نمونه­ها ۶۰

۴-۷-  خلاصه­ی فصل ۶۱

فصل پنجم: نحوه­ انجام آزمایش­ها و بیان نتایج

۵-۱-  مقدمه   ۶۲

۵-۲-  مقاومت فشاری ۶۳

۵-۲-۱-  نتایج مربوط به مقاومت فشاری ۶۳

۵-۲-۲-  ﺗﺄثیر استفاده از مواد پوزولانی بر روی مقاومت فشاری ۶۴

۵-۲-۳-  ﺗﺄثیر استفاده از الیاف شیشه بر روی مقاومت فشاری ۶۵

۵-۳-  آزمایش مقاومت خمشی ۶۹

۵-۳-۱-  نتایج آزمایش خمش چهار نقطه­ای ۷۰

۵-۳-۲-  بررسی ﺗﺄثیر استفاده از مواد پوزولانی بر روی مدول گسیختگی بتن مسلح به الیاف شیشه ۷۴

ده

۵-۳-۳-  بررسی ﺗﺄثیر الیاف شیشه و روش­های تولید بتن مسلح به الیاف شیشه بر مدول گسیختگی ۷۷

۵-۴-  سهم پوزولان از مقاومت بتن ۸۲

۵-۴-۱-  سهم پوزولان از مقاومت فشاری ۸۳

۵-۴-۲-  سهم مواد پوزولانی از مدول گسیختگی ۸۶

۵-۵-  طاقت خمشی ۹۰

۵-۵-۱-  بررسی شاخص­ های طاقت ۹۱

۵-۵-۲-  بررسی مقادیر مربوط به شاخص I₅ در بتن مسلح به الیاف شیشه ۹۴

۵-۵-۳-  بررسی مقادیر  شاخص I₁₀ در بتن مسلح به الیاف شیشه ۹۵

۵-۵-۴-  بررسی مقادیر  شاخص I₂₀ در بتن مسلح به الیاف شیشه ۹۷

۵-۵-۵-  نحوه­ شکست نمونه­های خمشی ۱۰۰

۵-۶-  خلاصه­ی فصل ۱۰۲

فصل ششم: خلاصه, نتایج و پیشنهادات

۶-۱-  مقدمه   ۱۰۳

۶-۲-  مروری اجمالی بر فعالیت­های انجام گرفته در تحقیق حاضر ۱۰۴

۶-۳-  نتایج به­دست آمده در این تحقیق ۱۰۵

۶-۳-۱-  مقاومت فشاری ۱۰۵

۶-۳-۲-  مدول گسیختگی ۱۰۵

۶-۳-۳-  سهم مواد پوزولانی از مقاومت بتن ۱۰۶

۶-۳-۴-  شاخص­ های طاقت ۱۰۶

۶-۴-  پیشنهادات جهت انجام تحقیقات آینده ۱۰۷

پیوست: نمودارهای بار- تغییر مکان. ۱۰۸

مراجع…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..۱۳۸

یازده

۱-۱-مقدمه

با توجه به ضخامت و وزن پایین قطعات ساخته شده توسط بتن تقویت شده با الیاف شیشه, استفاده از آرماتور در ساخت این محصولات غیر ممکن است. به همین منظور در این شرایط برای بهبود رفتار بتن تحت بارهای کششی و خمشی و افزایش طاقت, از الیاف شیشه استفاده می­ شود.

از بتن تقویت شده با الیاف شیشه می­توان به منظور ساخت قطعات در اشکال و طرح­های مختلف استفاده کرد. در گذشته از این بتن تنها در تولید محصولاتی با کاربرد غیر سازه­ای در ترمیم ساختمان­ها, آستر فاضلاب, پوشش تونل­ها, دیوار محافظ بستر رودخانه و موانع صوتی, استفاده ­شده است. اما در سال­های اخیر, این بتن به عنوان ماده­ای با کاربرد سازه­ای قابل قبول در ساخت کف سالن­های صنعتی, سقف­های پیش ساخته و برج­های مخابراتی, مورد استفاده قرار گرفته است [۱۹].

پس از تعریف بتن مسلح به الیاف شیشه و بررسی روش­های مختلف تولید این بتن, در این فصل ویژگی­های بتن مسلح به الیاف شیشه و میزان ﺗﺄثیر الیاف شیشه بر روی خصوصیات مکانیکی این بتن مورد مطالعه قرار گرفته است.

۱-۲-بتن مسلح به الیاف شیشه (GFRC[1])

بتن مسلح به الیاف شیشه، ماده­ای کامپوزیت شامل یک ملات از سیمان هیدرولیکی و سنگدانه ریز است که با الیاف شیشه تقویت می­ شود. این بتن مقاومت فشاری بالای ملات‌ سیمان را با مقاومت بسیار بالای خمشی و کششی که از جانب تقویت با الیاف به وجود آمده است، همراه می­سازد [۲۰]. میزان الیاف به کار رفته در این بتن با توجه به کاربرد این محصول و شیوه­ تولید آن، بین ۱ تا ۶ درصد وزنی بتن مسلح به الیاف شیشه در نظر گرفته می­ شود [۲۰].

۱-۲-۱-                  ملاحظات اقتصادی استفاده از بتن مسلح به الیاف شیشه

استفاده از بتن مسلح به الیاف شیشه در همه موارد نسبت به بتن سنتی به صرفه تر نمی باشد؛ اما در مکان­هایی که نیاز به پاشیدن بتن بر روی سطحی است که استفاده از روش­های سنتی در آن مشکل و زمان بر است و یا در پروژه ­هایی که سرعت اجرای بالا مدنظر است, هزینه استفاده از بتن مسلح به الیاف شیشه نسبت به بتن سنتی کمتر خواهد بود.

همانطور که گفته شد بتن مسلح به الیاف شیشه دارای سطح مقطع نازکی است، که سبب پایین بودن وزن این محصول می‌شود. این امر  منجر به صرفه جویی‌ در عملیات جابجایی، انبار کردن، حمل و نقل, نصب و در نتیجه کاهش هزینه و زمان ساخت و بهره برداری این بتن در مقایسه با بتن سنتی می‌شود. همچنین با توجه به وزن پایین این بتن, بار­های وارد بر اجزای ساختمان کاهش یافته و هزینه­­های تمام شده­ی سازه کاهش می­یابد [۲۰].

محصولات تولید شده توسط بتن مسلح به الیاف شیشه ایمن هستند، مقاومت شیمیایی خوبی دارند و پوسیده یا خورده نمی‌شوند. GFRC از مواد غیر آلی ساخته می‌شود و نمی‌سوزد. طراحی این بتن به گونه­ای است که  قابلیت عبور شعله­های آتش و همچنین  مقاومت مطلوبی در برابر آتش سوزی دارد. با این وجود بر اساس آئین نامه­ی               ASTM E119 [21], بعد از گذشت ۱۵ دقیقه, دوام این بتن در مقابل آتش سوزی, به میزان عایق بندی و مقاومت حرارتی مصالح تشکیل دهنده­ی آن بستگی دارد.

بنابر آنچه که گفته شد, با توجه به ویژگی­های این بتن از جمله مقاومت در برابر ترک خوردگی, مقاومت در برابر تنش­های حرارتی و مقاومت قابل قبول این بتن در برابر حمله­ی مواد شیمیایی مضر, عمر مفید بتن مسلح به الیاف شیشه افزایش می­یابد و هزینه­ های تعمیر و مرمت این بتن به حداقل می­رسد.

۱-۳-روش­های ساخت بتن مسلح به الیاف شیشه

به طور کلی دو شیوه اصلی برای تولید بتن مسلح به الیاف شیشه وجود دارد:

1. روش پیش مخلوط[۲]
2. روش اسپری[۳]

۱-۳-۱-                  روش پیش مخلوط

در این روش برای تولید بتن مسلح به الیاف شیشه, ملات ساخته شده و الیاف بریده شده به طور همزمان داخل مخلوط کن با هم ترکیب می­شوند [۱۶].

با توجه به کاهش کارایی بتن در صورت استفاده از الیاف شیشه, به‌منظور تولید یک بتن پیش مخلوط باکیفیت بالا، در مرحله­ی اول تمام مصالح شامل سیمان، ماسه، آب و مواد افزودنی باهم در یک مخلوط‌کن ترکیب شده تا یک دوغاب باکیفیت و کارایی مناسب تولید شود. مرحله دوم، الیاف به‌آرامی به ملات اضافه می­شوند [۲۰].

طول الیاف شیشه بکار رفته در روش پیش مخلوط بین ۱۲ الی ۲۵ میلی­متر است. حداکثر میزان الیاف قابل استفاده در این روش, ۳% وزنی بتن مسلح به الیاف شیشه می­باشد [۲۰]. استفاده از مقادیر بیشتر الیاف, باعث گلوله شدن الیاف و کاهش کارایی بتن می­ شود.

[۱] Glass Fiber Reinforced Concrete

[۲] Premix

[۳] Spray

۱-۱-عمل­آوری بتن مسلح به الیاف شیشه

فرایند هیدراسیون سیمان در دمای محیط یک فرایند نسبتاً کند است. به همین دلیل محصولات بتنی معمولاً این امکان را می‌یابند تا طی چندین هفته پس از بتن ریزی, عمل­آوری شوند و از این طریق استحکام و مقاومت مورد نیاز خود را بدست آورند.

محصولات تولید شده توسط بتن مسلح به الیاف شیشه, به طور عادی مقاطعی نازک­تر و w/c پایین­تری نسبت به بتن­های معمولی دارند. بنابراین اگر این محصولات پیش از تکمیل فرایند هیدراسیون به شکل مناسب عمل­آوری نشوند, رطوبت خود را به سرعت از دست داده و استحکام مورد نیاز خود را به ­دست نمی­آورند [۱۶]. به همین منظور برای اطمینان از گیرش کامل سیمان در این بتن, به مدت ۷ روز عمل­آوری مرطوب انجام می­ شود.

۱-۱-۱-                  عمل­آوری مرطوب

برای اطمینان از تکمیل فرایند هیدراسیون، نمونه­ها بلافاصله پس از تولید تحت عمل­آوری مرطوب نگه داشته می­شوند. امروزه چندین روش برای دستیابی به این امر مورد استفاده قرار می‌گیرد، که عمدتاً عبارتند از: انبار کردن در محفظه­ی مرطوب، آب بندی نمونه­ها در بسته های پلی اتیلن، فرو بردن کلی نمونه­ها در آب [۲۰].

دوره عمل­آوری مرطوب را می‌توان به ۳ بخش تقسیم کرد [۲۰]:

الف- عمل­آوری نمونه­ها پیش از خارج کردن از قالب

برای این منظور می­توان با قرار دادن نمونه­ها در یک پوشش پلی اتیلن, جریان هوا را در سرتاسر سطح نمونه به حداقل رسانید و در نهایت محصول قادر می‌باشد تا حداکثر میزان آب ممکن را حفظ کند.

ب-  نمونه­ها به مدت حداقل ۷ روز به یکی از روش­های ذکر شده, عمل­آوری مرطوب می­شوند.

ج- فرایند پس عمل­آوری[۱] نمونه­ها (برای شرایط آب و هوایی ویژه)

این مرحله پیش از انبار کردن یا بهره برداری از نمونه­ها انجام می­ شود. در این مرحله نمونه­ها باید قبل از بهره برداری, با شرایط آب و هوایی محیط تطبیق داده شوند.

به طور کلی هر فرایند عمل­آوری به نوع محصول، شیوه­ تولید و طرح اختلاط محصول بستگی دارد. در طول دوره­ عمل­آوری بتن مسلح به الیاف شیشه, مقاومت و استحکام محصولات از یک مقدار اولیه ارتقا می‌یابد. بنابراین برای جلوگیری از اعمال تنش بیش از حد به نمونه­ها در این شرایط, باید چگونگی خارج کردن نمونه­ها از قالب، جابجایی و همچنین روند عمل­آوری اصلی نمونه­ها, مورد توجه قرار گیرد.

۱-۱-۲-                  عمل­آوری با هوا

به دلیل زمان بر بودن فرایند عمل­آوری مرطوب, در اکثر مواقع این فرایند به شکل مناسب انجام نمی­گیرد. بنابراین در سال ۱۹۸۰ تحقیقاتی توسط انجمن سیمان پرتلند به منظور بر طرف کردن مشکلات ناشی از عمل­آوری ۷ روزه­ی بتن مسلح به الیاف شیشه انجام گرفت. آنها به این نتیجه رسیدند که افزودن اکریلیک پلیمر به میزان ۵ درصد حجم کل بتن, می ­تواند جایگزین مناسبی برای عمل­آوری مرطوب باشد [۱۶].

استفاده از پلیمر باعث تولید یک غشای کامل در اطراف ذرات تشکیل دهنده­ی بتن شده و در نتیجه از خروج رطوبت موجود در بتن جلوگیری می­ کند. امروزه از مواد پلیمری به میزان ۲ الی ۱۰ درصد وزنی سیمان در بتن مسلح به الیاف شیشه استفاده می­ شود. در این روش پس از خارج کردن نمونه­ها از قالب، محصول تولید شده توانایی عمل­آوری در شرایط محیط را دارا می­باشد [۲۰].

[۱] Post curing

 

فهرست مطالب

چکیده…………………………………………………………………………………………………………………………………………۱

 

فصل اول:کلیات تحقیق

۱-۱ مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………۴

۱-۲بیان مساله……………………………………………………………………………………………………………………………..۱۱

۱-۳اهمیت و ضرورت تحقیق……………………………………………………………………………………………………….۱۴

۱-۴سؤالات تحقیق:……………………………………………………………………………………………………………………..۱۶

۱-۵ فرضیه‏های تحقیق…………………………………………………………………………………………………………………۱۶

فصل دوم: مروری بر ادبیات تحقیق

۲-۱ WSn ‌ها با یک چاهک ثابت…………………………………………………………………………………………………۱۹

۲-۱-۱ مشکل اتمام انرژی در گره‌های اطراف چاهک……………………………………………………………………۱۹

۲-۱-۲ بهبود حالت چاهک ثابت ……………………………………………………………………………………………….۲۰

۲-۲ WSN با یک چاهک متحرک…………………………………………………………………………………………………۲۱

۲-۲-۱ مزایای چاهک متحرک …………………………………………………………………………………………………..۲۲

۲-۲-۲  عیب استفاده از چاهک متحرک………………………………………………………………………………………۲۳

۲-۲-۳ انواع حرکت چاهک متحرک …………………………………………………………………………………………..۲۳

۲-۲-۳-۱ جابجایی تصادفی ……………………………………………………………………………………………………۲۳

۲-۲-۳-۲ شبکه های موبایل ثابت …………………………………………………………………………………………..۲۴

۲-۲-۳-۳ جابجایی کنترل موبایلیتی ………………………………………………………………………………………….۲۵

۲-۳  ارسال داده های حساس به تاخیر …………………………………………………………………………………………۲۹

۲-۴ استفاده از چاهک ثابت و متحرک به صورت همزمان………………………………………………………………..۲۹

۲-۵ روش ارائه شده در  EEQR ……………………………………………………………………………………………….32

۲-۵-۱ معرفی مشکل نقاط کور…………………………………………………………………………………………………….۳۳

۲-۶ مسیریابی در شبکه‌های حسگر بیسیم………………………………………………………………………………………۳۳

۲-۶-۱ اهداف مسیریابی……………………………………………………………………………………………………………۳۳

۲-۶-۲ معیارهای تعیین مسیر بهینه …………………………………………………………………………………………….۳۴

۲-۶-۳ مسیریابی در شبکه‌های بیسیم ………………………………………………………………………………………….۳۴

۲-۶-۳-۱ مسیریابی بردار فاصله ………………………………………………………………………………………………۳۵

۲-۶-۳-۲ مسیریابی حالت اتصال …………………………………………………………………………………………….۳۶

۲-۶-۳-۳ مسیریابی مبدا …………………………………………………………………………………………………………۳۶

۲-۷ روش های انتشار اطلاعات ………………………………………………………………………………………………….۳۶

۲-۷-۱ روش همه پخشی (Flooding)……………………………………………………………………………………..37

۲-۷-۲ روش شایعه پراکنی (gossiping)………………………………………………………………………………….38

۲-۷-۳ روش SPIN………………………………………………………………………………………………………………….40

 

۲-۷-۴ پیغام های SPIN …………………………………………………………………………………………………………40

۲-۷-۵  SPIN-1 یک روش دست تکانی سه مرحله ای ……………………………………………………………..۴۱

۲-۷-۶ خلاصه سازی فرصت طلبانه (opportunistic data aggregation)………………………………43

۲-۷-۷ خلاصه سازی حریصانه(greed data aggregation) ……………………………………………………43

۲-۷-۸ پرسش تو رد تو(nested query) …………………………………………………………………………………44

۲-۸  الگوریتم خوشه بندی …………………………………………………………………………………………………………۴۴

۲-۸-۱ معیارمطلوبیت خوشه ها …………………………………………………………………………………………………۴۵

۲-۸-۲ ویژگی‌های یک الگوریتم خوشه بندی مناسب …………………………………………………………………..۴۶

۲-۸-۳ معایب روش خوشه بندی ……………………………………………………………………………………………..۴۶

۲-۸-۴ انواع خوشه بندی ………………………………………………………………………………………………………….۴۶

۲-۸-۵  الگوریتم kmeans ……………………………………………………………………………………………………..47

۲-۸-۵-۱  مراحل کار …………………………………………………………………………………………………………….۴۷

۲-۸-۶ پیش پردازش داده ها …………………………………………………………………………………………………….۴۸

۲-۸-۷ انواع ویژگی ها در خوشه‌بندی  ………………………………………………………………………………………۴۸

۲-۸-۸ دلایل اصلی پیش پردازش داده‌ها …………………………………………………………………………………….۴۸

۲-۸-۹ عملیات اصلی پیش پردازش داده ها ………………………………………………………………………………..۴۹

۲-۸-۱۰ آلودگی‌ها در خوشه بندی …………………………………………………………………………………………….۴۹

۲-۸-۱۱ روش های مورد استفاده در پیش پردازش …………………………………………………………………………۵۰

۲-۸-۱۲ روش (Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)…………………………………..50

۲-۸-۱۲-۱ جزئیات الگوریتم LEACH …………………………………………………………………………………52

۲-۸-۱۲-۲ فاز تبلیغات……………………………………………………………………………………………………………۵۲

۲-۸-۱۲-۳ فاز تشکیل دسته‌ ها…………………………………………………………………………………………………۵۳

۲-۸-۱۲-۴ فاز تشکیل برنامه……………………………………………………………………………………………………۵۳

۲-۸-۱۲-۵ فاز انتقال داده‌ها…………………………………………………………………………………………………..۵۴

فصل سوم :روش تحقیق

۳-۱ مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………..۵۶

۳-۲ فاز  اول: استقرار اولیه  ………………………………………………………………………………………………………..۵۸

۳-۲-۱ توسعه اولیه …………………………………………………………………………………………………………………۵۸

۳-۲-۲خوشه‌بندی …………………………………………………………………………………………………………………..۵۸

۳-۲-۲-۱ استفاده از روش BSK-Means  برای خوشه بندی گره ‌ها …………………………………………۶۱

۳-۲-۳ مسیریابی………………………………………………………………………………………………………………………۶۳

۳-۲-۳-۱  مسیریابی جهت اتصال به گره سرخوشه……………………………………………………………………۶۴

۳-۲-۳-۲  مسیریابی سرخوشه به سمت فوق گره……………………………………………………………………….۶۴

۳-۲-۳-۳ مسیریابی به سمت چاهک متحرک …………………………………………………………………………….۶۵

۳-۲-۳-۴ مسیریابی وایجاد کانال خصوصی بین فوق‌گره‌ها…………………………………………………………..۶۵

۳-۳ فاز دوم : حیات و ادامه زندگی شبکه……………………………………………………………………………………..۶۶

۳-۳-۱  اولویت بندی اطلاعات………………………………………………………………………………………………….۶۶

۳-۳-۲ تصمیم گیری برای ارسال داده‌ها ……………………………………………………………………………………..۶۷

۳-۳-۳ تصمیم‌گیری در مورد جهش حرکت چاهک متحرک…………………………………………………………..۶۸

۳-۳-۴ نحوه آگاهی فوق‌گره متصل به چاهک متحرک، به سایر فوق‌گره ها و نرک ایستگاه…………………..۷۰

۳-۳-۵ ارسال  غیر مستقیم اطلاعات چاهک متحرک……………………………………………………………………..۷۰

۳-۴ مقایسه روش های ارائه شده………………………………………………………………………………………………….۷۱

۳-۴-۱ روش چاهک ثابت…………………………………………………………………………………………………………۷۱

۳-۴-۲ روش چاهک متحرک……………………………………………………………………………………………………..۷۲

۳-۴-۳ استفاده از چاهک ثابت و متحرک به صورت همزمان(DualSink)…………………………………….73

۳-۴-۴ روش ارائه شده …………………………………………………………………………………………………………….۷۴

۳-۵ طرح و نقشه ……………………………………………………………………………………………………………………….۷۵

۳-۶ مزایای استفاده از این روش نسبت به سایر روش‌ها…………………………………………………………………..۷۶

فصل چهارم :تجزیه و تحلیل داده ها و ارزیابی کارایی

۴-۱  ارزیابی کارایی ………………………………………………………………………………………………………………….۷۸

۴-۱-۱ جزییات شبیه سازی …………………………………………………………………………………………………….۷۸

۴-۱-۲ مدل انرژی مصرفی گره‌ها ……………………………………………………………………………………………۸۰

۴-۱-۳ مقایسه انرژی مصرف شده در روش ارائه شده ……………………………………………………………….۸۰

۴-۱-۴ تاثیر روش ارائه شده ،بر نرخ گم شدن بسته‌ها ………………………………………………………………..۸۲

۴-۱-۵ متوسط تعداد گام طی نموده برای رسیدن به چاهک ………………………………………………………….۸۳

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادهای تحقیق

۵-۱نتایج………………………………………………………………………………………………………………………………۸۶

۵-۲ پیشنهادهای تحقیق…………………………………………………………………………………………………………..۸۷

 

۱مقدمه

امروزه بحث سیستم‌های کنترل و نظارت از راه دور یکی از مباحث پرچالش در زمینه علوم الکترونیک و کامپیوتر می‌باشد. لذا محققان در هر زمان به دنبال راه حلی می‌باشند تا شرایط خاص و انتظارات مدنظر را پاسخ دهد؛ در شرایط و کیفیت کاری یکسان هر چه نسبت هزینه به کارائی پائینتر باشد، همان قدر محبوبیت آن شیوه بیشتر خواهد شد.

برای آگاهی از تغییرات محیط اطراف و یا وضعیت هر مجموعه ،نیازمند یکسری تجهیزات هستیم که بعنوان حسگر شناخته می شوند.حسگر‌ها تغییرات مدنظر (تغییرات فیزیکی یا شیمیایی) را در قالب یک پاسخ، به منظور اندازه گیری میزان تغییرات و یا وجود تغییر، ارائه می دهند. پس از جمع آوری اطلاعات مورد نیاز می‌توان سایر عملیات را بر اساس پاسخ ارائه شده، انجام داد.

پیشرفتهای اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بی سیم باعث شده ،بتوانیم گره‌های حسگر چندکاره، با توان مصرفی پایین و هزینه کم داشته باشیم که از نظر اندازه خیلی کوچک هستند و برای مسافت های کوتاه می‌توانند با هم ارتباط برقرار کنند. این گره‌های حسگر کوچک طبق نظریه شبکه های حسگر، دارای تجهیزات حس کردن، پردازش داده‌ها و مخابره می‌باشند. تفاوت اصلی شبکه های حسگر با سایر شبکه‌ها در ماهیت داده– محور (data – centric) و همچنین منابع انرژی و پردازشی بسیار محدود در آنهاست که موجب شده تا روش های مطرح شده جهت انتقال داده‌ها در سایر شبکه‌ها و حتی شبکه‌هایی که تا حد زیادی ساختاری مشابه شبکه‌های حسگر دارند مانند شبکه های موردی(AdHoc)، در این شبکه‌ها قابل استفاده نباشند. روند توسعه این شبکه‌ها در حدی است که مطمئناً این شبکه‌ها در آینده نزدیک،‌نقش مهمی را در زندگی روزمره ما ایفا خواهند کرد. از کاربردهایی که در حال حاضر برای شبکه حسگر مطرح می‌شود و روزبه‌روز بر تعدادشان افزوده می‌شود، می توان به کاربردهایی نظیر عمل ردیابی در محیط های گسترده جغرافیایی، سیستم‌های امنیتی، نظارت بر سازه‌های بزرگ، نظارت بر بیماران دارای وضعیت حساس و همچنین نظارت بر پارامترهای محیطی در مناطقی که حضور انسان در آنها خطرناک است و بسیاری کاربردهای دیگر اشاره کرد.

شبکه های حسگر در واقع تجمع تعداد زیادی از گره‌های حسگر می‌باشند که در محیط پراکنده شده‌اند و هر کدام به طور خودمختار و با همکاری سایر گره‌ها هدف خاصی را دنبال می‌کنند. گره‌ها، به هم نزدیک هستند و هر گره ای با گره دیگری می تواند ارتباط برقرار کند و اطلاعات خود را در اختیار گره دیگری قرار دهد و در نهایت وضعیت محیط تحت نظر، به یک گره مرکزی گزارش می شود.

عواملی چون اقتصادی بودن سیستم، توانایی های مورد انتشار، تعداد انبوه گره‌ها موجب گشته هر گرهی یکسری محدودیتهای سخت افزاری داشته باشد. این محدودیتها باید در پیاده سازی سیستم های مختلف در این گونه شبکه‌ها مورد توجه قرار گیرد. برخی از محدودیت‌های این گونه شبکه‌ها عبارتند از :

• هزینه پائین : بایستی سیستم نهایی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد. چون تعداد گره‌ها خیلی زیاد بوده و برآورده هزینه هر گره در تعداد زیادی (بالغ بر چند صدهزار) ضرب می گردد، بنابراین هر چه از هزینه هر گره کاسته شود، در سطح کلی شبکه صرفه جویی زیادی صورت خواهد گرفت و سعی می شود هزینه هر گره به کمتر از یک دلار برسد.
• حجم کوچک : گره به نسبت محدوده ای که زیر نظر دارند، بخشی را به حجم خود اختصاص می دهند. لذا هر چه این نسبت کمتر باشد به همان نسبت کارایی بالاتر می رود و از طرفی در اکثر موارد برای اینکه گره‌ها جلب توجه نکند و یا بتوانند در برخی مکان‌ها قرار بگیرند نیازمند داشتن حجم بسیار کوچک می باشند.
• توان مصرفی پایین : منبع تغذیه در گره‌ها محدوده می باشد و در عمل امکان تعویض یا شارژ مجدد آن مقدور نیست، لذا بایستی از انرژی موجود به بهترین نحو ممکن استفاده گردد.
• نرخ بیت پائین : به خاطر وجود سایر محدودیتها، عملاً میزان نرخ انتقال و پردازش اطلاعات در گره‌ها، نسبتاً پایین می باشد.
• خودمختار بودن : هر گره ای بایستی از سایر گره‌ها مستقل باشد و بتواند وظایف خود را طبق تشخیص و شرایط خود، به انجام برساند.
• قابلیت تطبیق پذیری : در طول انجام نظارت بر محیط، ممکن است شرایط در هر زمانی دچار تغییر و تحول شود. مثلاً برخی از گره‌ها خراب گردند. لذا هر گره بایستی بتواند وضعیت خود را با شرایط بوجود آمده جدید تطبق دهد.