دانلود تحقیق کامل درمورد اورانیوم و انرژی هسته ای

اختصاصی از اس فایل دانلود تحقیق کامل درمورد اورانیوم و انرژی هسته ای دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 14

اورانیوم و انرژی هسته ای

نمونه ای سنگ معدنی اورانیوم

تعدادی از دوستان در نامه های ارسالی از ما خواسته اند که راجع به انرژی اتمی اطلاعاتی را تهیه کنیم.در اینجا ضمن تشکر از همکاری شما در جهت دادن به نوشته های فریا، طی چند نوشته با زبانی ساده به بررسی موضوعاتی که به تهیه انرژی از اورانیوم منتهی می شود، می پردازیم.

اورانیوم (Uranium) یکی از چگالترین فلزات رادیو اکتیو است که در طبیعت یافت می شود.این فلز در بسیاری از قسمتهای دنیا در صخره ها، خاک و حتی اعماق دریا و اقیانوس ها وجود دارد.اگر بخواهید از میزان موجودیت آن ایده ای بدست آورید باید بگوییم که میزان وجود و پراکندگی آن از طلا، نقر یا جیوه بسیار بیشتر است.

اورانیوم در طبیعت بصورت اکسید و یا نمک های مخلوط در مواد معدنی (مانند اورانیت یا کارونیت) یافت می شود.این نوع مواد اغلب از فوران آتشفشانها بوجود می آیند و نسبت وجود آنها در زمین چیزی معادل دو در میلیون نسبت به سایر سنگها و مواد کانی است.این فلز به رنگ سفید نقره ای است و کمی نرم تر از استیل بوده و تقریبآ قابل انعطاف است.

اورانیوم در سال 1789 توسط مارتین کلاپورت (Martin Klaproth) شیمی دان آلمانی از نوعی اورانیت بنام Pitchblende کشف شد.وجه تسمیه این فلز به کشف سیاره اورانوس بازمی گردد که هشت سال قبل از آن، ستاره شناسان آنرا کشف کرده بودند.

اورانیوم یکی از اصلی ترین منابع گرمایشی در مرکز زمین است و بیش از 40 سال است که بشر برای تولید انرژی از آن استفاده می کند.

دانشمندان معتقد هستند که اورانیوم بیش از 6.6 بیلیون سال پیش در اثر انفجار یک ستاره بزرگ بوجود آمده و در منظومه شمسی پراکنده شده است.

برای درک بهتر از توانایی اورانیوم در تولید انرژی لازم است نگاهی به ساختمان اتمی این فلز داشته باشیم.

اورانیوم را بهتر بشناسیم

اورانیم را درواقع می توان سنگین ترین (به بیان دقیقتر چگالترین) عنصر در طبیعت نامید.شاید بد نباشد بدانید که در این میان هیدروژن سبکترین عناصر طبیعت است.

اورانیوم خالص حدود 18.7 بار از آب چگالتر است و همانند بسیاری از دیگر مواد رادیو اکتیو در طبیعت بصورت ایزوتوپ یافت می شود.

بطور ساده ایزوتوپ حالت خاصی از حضور یک عنصر در طبیعت است که در هسته آن به تعداد مساوی - با عنصر اصلی - پروتون وجود دارد اما تعداد نوترون های آن متفاوت است.بنابراین طبق این تعریف ساده می توان دریافت که ایزوتوپ های یک عنصر عدد اتمی مشابه خود عنصر را خواهند داشت اما وزن اتمی متفاوتی دارند.

نمایی از یک رآکتور هسته ای

اورانیوم شانزده ایزوتوپ دارد که هریک از آنها دارای وزن اتمی خاصی هستند.حدود 99.3 درصد از اورانیومی که در طبیعت یافت می شود ایزوتوپ 238 (U-238) است و حدود 0.7 درصد ایزوتوپ 235 (U-235)، سایر ایزوتوپ ها بسیار نادر هستند.

در این میان ایزوتوپ 235 برای بدست آوردن انرژی از نوع 238 آن بسیار مهمتر است چرا که U-235 (با فراوانی تنها 0.7 درصد) آمادگی آنرا دارد که تحت شرایط خاص شکافته شده و مقادیر زیادی انرژی آزاد کند.به این ایزوتوپ Fissil Uranium، به معنای اروانیوم شکافتنی هم گفته می شود و برای این عملیات از اصطلاح شکافت هسته ای یا Nuclear Fission استفاده می شود.

اورانیوم نیز همانند سایر مواد رادیواکتیو دچار پوسیدگی و زوال می شود.مواد رادیو اکتیو دارای این خاصیت هستند که از خود بطور دائم ذرات آلفا و بتا و یا اشعه گاما منتشر می کنند.

U-238 باسرعت بسیار کمی فسیل می شود و نیمه عمر آن چیزی در حدود 4,500 میلون سال (تقریبآ معادل عمر زمین) است.

این موضوع به این معنی است که با فسیل شدن اورانیوم با همین سرعت کم انرژی معادل 0.1 وات برای هر یک تن اورانیوم تولید می شود و این برای گرم نگاه داشتن هسته زمین کافی است.

نگاه ساده به شکاف هسته ای اورانیوم

گفتیم که U-235 قابلیت شکاف هسته ای دارد.این نوع از اتم اورانیوم دارای 92 پروتون و 143 نوترون است (بنابراین جمعآ 235 ذره در هسته خود دارد و به همین دلیل U-235 نامیده می شود)، کافی است یک نوترون دریافت کند تا بتواند به دو اتم دیگر تبدیل شود.

این عمل با بمباران نوترونی هسته انجام می گیرد، در این حالت یک اتم U-235 به دو اتم دیگر تقسیم می شود و دو ، سه و یا بیشتر نوترون آزاد می شود.نوترون های آزاد شده خود با اتم های دیگر U-235 ترکیب می شوند و آنها را تقسیم کرده و به همین منوال یک واکنش زنجیره ای از تقسیم اتم های U-235 تشکیل می شود.

اتم U-235 با دریافت یک نوترون به اورانیوم 236 تبدیل می شود که ثبات و پایداری نداشته و تمایل دارد به دو اتم با ثبات تقسیم شود.انجام عمل تقسیم باعث آزاد شدن انرژی می شود بگونه ای که جمع انرژی حاصل از تقسیم زنجیره اتمهای U-235 بسیار قابل توجه می شود.

نمونه ای از این واکنش ها به اینصورت است :

U-235 + n ==> Ba-141 + Kr-92 + 3n + 170 Million electron Volts
U-235 + n ==> Te-139 + Zr-94 + 3n + 197 Million electron Volts

که در آن :

1 electron Volt = 1.602 x 10 -19 joules

(یک ژول انرژی معادل توان یک وات برای مصرف در یک ثانیه است.)

مجموع این عملیات ممکن است در محلی بنام رآکتور هسته ای انجام گیرد.رآکتور هسته ای می تواند انرژی آزاد شده را برای گرم کردن آب استفاده نماید تا در نهایت از آن برای راه اندازی توربین های بخار و تولید برق استفاده شود.

هدف اصلی یک رآکتور هسته ای آن است سوخت هسته ای (اورانیوم) را در سلسله واکنشهای زنجیره ای fission مهار کرده و انرژی حاصله از این واکنش ها را تبدیل به انرژی قابل استفاده نماید.

درواقع ساده ترین روش آن است که از گرمای حاصل از تبدیل اتم های اورانیوم 235، برای گرم کردن آب و به حرکت در آوردن توربین های بخار استفاده کرد تا بتوان بوسیله آن از ژنراتورهای الکتریکی نیروی برق گرفت.

یک نیروگاه برق هسته ای با یک نیروگاه برق که از سوخت فسیلی استفاده می کند در بسیاری از قسمت ها مشترک هستند.هر دو آنها به بخار آب برای بگردش در آوردن توربین بخار نیاز دارند و نیز به یک ژنراتور برق؛ تنها تفاوت آنها در این است که در نیروگاه هسته ای بجای سوخت فسیلی از واکنش های هسته ای برای تهیه بخار استفاده می شود.

واکنشهای هسته ای در قلب رآکتور صورت می گیرد و میزان انرژی تولید شده به میزان تحریک اتم های اورانیوم بستگی دارد.با کم و زیاد کردن مقدار نوترون های تزریق شده به سوخت هسته ای می توان مقدار اتمهای درگیر در پروسه fission را تنظیم کرده مقدار انرژی خروجی نیروگاه را کنترل کرد.

سوخت هسته ای توسط ماده ای که به Moderator (متعادل کننده) معروف است، احاطه می شود.این ماده باعث می شود تا سرعت انتشار نوترون به هنگام تبدیل اورانیوم به دو اتم دیگر کند شود.به بیان دیگر توسط آن می توان مانع انجام عملیات زنجیری تبدیل اتمهای اورانیوم به صورت یکباره شد.

در رآکتورهای مختلف با توجه به نوع تکنولوژی ساخت از آب، گرافیت، آب سنگین و ...به عنوان Moderator استفاده می شود.

آب سنگین نوع خاصی از آب است که در آن اتمهای هیدروژن تشکیل دهنده مولکولهای آب، بیشتر از نوع هیدروژن سنگین (deuterium) هستند.این ایزوتوپ هیدروژن با ثبات بوده و خواص شیمیایی مشابهی با هیدروژن معمولی دارد با این تفاوت که یک نوترون در هسته خود دارد در حالی که هیدروژن معمولی در هسته تنها یک پروتون دارد.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید

انرژی هسته ای و مصارف صلح آمیز آن

اختصاصی از اس فایل انرژی هسته ای و مصارف صلح آمیز آن دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دسته بندی :

فرمت فایل:   doc 
حجم فایل:  (در قسمت پایین صفحه درج شده)
تعداد صفحات فایل:  18

 فروشگاه کتاب : مرجع فایل

 قسمتی از محتوای متن Word 

انرژی هسته ای و مصارف صلح آمیز آن

انرژی هسته ای، شکل اصلی دیگری از انرژی است که در داخل اتم قرار دارد . یکی از قوانین جهانی این است که انرژی نه تولید پذیر است و نه از بین رفتنی ، اما به شکلهای دیگر قابل تبدیل است.

ماده را می توان به انرژی تبدیل نمود. آلبرت انیشتن ، مشهورترین دانشمند جهان ، فرمول ریاضی خاصی را برای شرح این نظریه ارائه نموده است :

E = MC2

برطبق فرمول فوق انرژی (E) برابر است با جرم (m) ضربدر سرعت نور به توان دو .

لطفاً توجه داشته باشید که بعضی از نرم افزارهای وب قادر به نمایش توان روی شبکه نیستند. معمولاً مجذور C توسط قرار دادن عدد 2 کوچک در بالا و سمت راست C نشان داده می شود. دانشمندان از معادله انیشتن برای آزاد سازی انرژی نهفته در اتم و نیز جهت ساخت بمب اتمی استفاده نمودند.

 یونانیان قدیم براین باور بودند که کوچکترین جزء طبیعت ، اتم است. اما در 2000 سال قبل ، آنها نمی دانستند که ذرات کوچکتر از اتم نیز در طبیعت یافت می شود.

همانطوریکه در فصل 2 گفتیم ، اتمها از ذرات کوچکتری به نام هسته ، که خود متشکل از پروتون و نوترون هستند ، تشکیل شده اند. این اتمها توسط الکترونهایی احاط شده که بدور آنها می چرخند، درست مثل گردش زمین به دور خورشید.

شکاف هسته ای

هسته اتم می تواند شکافته شود. زمانیکه این مسئله رخ میدهد، مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. این انرژی به دو صورت گرما و نور است. انیشتن معتقد بود که مقدار کوچکی از ماده حاوی مقدار زیادی انرژی است. زمانیکه این انرژی ، آهسته از اتم خارج می شود ، می توان آنرا مهار نمود و تولید برق نمود. اما زمانیکه انرژی موجود در هسته اتم بطور ناگهانی آزاد می شود ، انفجار عظیمی مانند بمب اتم رخ میدهد.

سوخت یک نیروگاه هسته ای (مانند نیروگاه هسته ای کانیون در تصویر) ، اورانیوم است. اورانیوم عنصری است که در اکثر مناطق جهان از زیرزمین استخراج می شود. اورانیوم بعداز مرحله کانه آرایی بصورت قرصهای بسیار کوچکی در داخل میله های بلند قرار گرفته و داخل رآکتور نیروگاه نصب می شوند. کلمه «Fission» به معنی شکافت است. در داخل رآکتور یک نیروگاه اتمی ، اتمهای اورانیوم تحت یک واکنش زنجیره ای کنترل شده ، شکافته می شوند. در یک واکنش زنجیره ای ، ذرات حاصل از شکافت اتم به سایر اتمهای اورانیوم برخورد کرده و باعث شکافت آنها می گردند. هریک از ذرات آزاد شده مجدداً باعث شکافت سایر اتمها در یک واکنش زنجیره ای می شود. درنیروگاههای هسته ای ، معمولاً از یک سری میله های کنترل جهت تنظیم سرعت واکنش زنجیره ای استفاده می گردد. عدم کنترل این واکنشها
می تواند منجربه تولید بمب اتم شود. اما در بمب اتم ، تقریباً ذرات خالص اورانیوم 235 یا پلوتونیوم (باشکل و جرم معینی) باید با نیروی زیادی در کنارهم قرار گیرند. چنین شرایطی در یک رآکتور هسته ای وجود ندارد.

واکنشهای زنجیره ای همچنین باعث تولید یک سری مواد رادیواکتیو می شوند. این مواد در صورت رهایی می توانند به مردم آسیب برسانند. بنابراین آنها را به شکل جامد نگهداری می کنند. این مواد در گنبدهای بتنی بسیار قوی نگهداری می شوند تا در صورت بروز حوادث مختلف ، خطری بوجود نیاید (به تصویر توجه کنید).

واکنشهای زنجیره ای باعث تولید انرژی گرمایی می شوند. این انرژی گرمایی برای جوشاندن آب در قلب رآکتور مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین ، به جای سوزاندن سوخت ، در نیروگاههای هسته ای ، اتمها از طریق واکنش زنجیره ای شکافته شده و انرژی گرمایی تولید می کنند. این آب از اطراف رآکتور به قسمت دیگری از نیروگاه فرستاده می شود. در این قسمت که مبدل گرمایی نامیده می شود، لوله های پر از آب حرارت داده شده و بخار تولید می کنند. سپس بخار حاصله باعث گردش توربین و درنتیجه تولید برق میشود. مقطع عرضی یک نیروگاه هسته ای در شکل نشان داده شده است.

(توضیحات کامل در داخل فایل)

 

متن کامل را می توانید دانلود نمائید چون فقط تکه هایی از متن در این صفحه درج شده به صورت نمونه

ولی در فایل دانلودی بعد پرداخت، آنی فایل را دانلود نمایید

تحقیق درباره بررسی مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی اکتریکی

اختصاصی از اس فایل تحقیق درباره بررسی مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی اکتریکی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : word  (لینک دانلود پایین صفحه) تعداد صفحات 8 صفحه

چکیده:

              امروزه در میان انواع انرژی های شناخته شده ، انرژی الکتریکی یا نیروی برق یکی از تمیز ترین و مهمترین انواع انرژی است که با مصرف هزینه سرمایه گذاری زیادی به مراکز مصرف می رسد به طوریکه برای تامین برق یک لامپ 100 وات ، رقمی حدود 60 دلار به اضافه 000/100 ریال سرمایه گذاری نیاز است.اگر هر خانوار فقط یک لامپ 100 واتی از مصرف روشنایی خود بکاهد هر سال 2/2 میلیارد تومان در مصرف انرژی صرفه جویی خواهد شد.در این مقاله راهکارهای استفاده صحیح انرژی الکتریکی راتحت عنوان مدیریت مصرف برق (یعنی ترازمند کردن انرژی مصرفی و نیز کاهش پیک بار)ارائه نمودیم تا بتوانیم با هزینه ی کمتر و کارآیی بیشتر به حد مطلوبی در زمینه مصرف دست یابیم.

مقدمه:

          مدیریت مصرف برق شامل مجموعه أی از فعالیتهای به هم پیوسته بین صنعت برق و مشترکین آن به منظور منطقی کردن مصرف برق است تا بتوان با کارآیی بیشتر و هزینه کمتر به مطلوبیت یکسانی در زمینه برق دست یافت .

بدین ترتیب هم عرضه کننده برق و هم مصرف کننده آن به سود بیشتری دست خواهند یافت البته این نکته را باید متذکر شد که هدف از مدیریت مصرف برق کاهش میزان تولید و کاستن از رفاه جامعه نیست بلکه کاربرد منطقی وبخردانه انرژی الکتریکی و استفاده صحیح از آن است که نتیجه آن حفظ و حتی افزایش تولید و رفاه جامعه خواهد بود .

دانلود تحقیق در مورد توربین های بادی و تولید برق به کمک انرژی های نوین (با قابلیت ویرایش و دریافت فایل Word)تعداد صفحات 140

اختصاصی از اس فایل دانلود تحقیق در مورد توربین های بادی و تولید برق به کمک انرژی های نوین (با قابلیت ویرایش و دریافت فایل Word)تعداد صفحات 140 دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

محدودیت آب و خاک، ازدیاد جمعیت، افزایش نیاز به مواد غذایی، استفادة بیشتر از زمان و ... توجه دانشمندان را به این نکته معطوف ساخته است تا کمبود غذا را با افزایش محصول در واحد سطح جبران نمایند. یکی از تکنیک های جدید در ایران بهره برداری از کشت های گلخانه ای است. گلخانه محیط کشتی است که در آن با بهره گیری از زمین و تحت کنترل قرار دادن اکثر شرایط لازم برای رشد گیاه مانند نور، رطوبت، تهویه، دما و نیاز غذایی محصول مورد نظر بدست می آید. منطقة جیرفت و کهنوج در جنوب استان کرمان، با شرایط مناسب آب و هوایی و داشتن بیش از 1200 هکتار کشت گلخانه ای مقام اول را در کشور داراست. از آنجا که بیشترین هزینه های

گلخانه های خیار در ایران مربوط به انرژی است.  بدیهی است که مدیریت گلخانه ها بایستی به نحوی باشد که بتوان از انرژی های موجود بصورت بهینه استفاده نمود. برای آنکه گلخانه ها دمای مطلوب داشته باشد باید با همان سرعتی که گرما از دست م یدهد فضای آن را گرم نمود . مهم ترین روش اتلاف حرارت در گلخانه های پلاستیکی از طریق هدایت یا رسانایی درگلخانه است که تحت تأثیر پوشش گلخانه، تفاوت دمای بین داخل و خارج گلخانه و مقاومت کل در مقابل انتقال حرارت تعیین میشود که برای جبران آن بایستی از سیستم های حرارتی استفاده کرد.  در تحقیقات خود اشاره کرده اند با وجود این که گلخانه یک محیط بسته است ولی کاملاً از محیط بیرون ایزوله نیست. بنابراین شرایط داخل گلخانه تحت تأثیر تغییرات آب و هوایی بیرون دائماً تمایل به تغییر دارد. دمای هوای بیرون، طول روز، شدت نور و رطوبت هوا دائماً در حال تغییر است. برای جبران این....

پروژه ارائه الگوریتمی جهت کاهش مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم. doc

اختصاصی از اس فایل پروژه ارائه الگوریتمی جهت کاهش مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم. doc دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

نوع فایل: word

قابل ویرایش 90 صفحه

چکیده:

امروزه پیشرفت های چشمگیری در زمینه های الکترونیک و مخابرات به وقوع پیوسته است. تولید انبوه حسگرهایی که بتوانند محیط های عملیاتی را نظارت کنند یکی از این پیشرفت  ها می باشد. حسگرها می-توانند فقط تا محدوده ی کوتاهی از محیط را نظارت کنند. ولی در محیط های عملیاتی به خاطر تعداد انبوه-شان می توانند با ارسال دست به دست داده ها، نتایج را به چاهک گزارش دهند. روش ارسال گام به گام می بایست توسط فرآیندی کنترل گردد. خوشه بندی، روش کارآمدی در این زمینه می باشد.

در این پایان نامه، سه روش خوشه بندی پیشنهاد شده است که هر سه بر پایه ی الگوریتم جستجوی ژنتیک پیاده سازی شده اند. روش اول بر روی پارامتر تجمیع داده ای تمرکز می کند و سعی بر انتخاب خوشه هایی است که فاصله ی گره های داخلی آنها به هم نزدیک باشند. روش دوم علاوه بر دنبال پارامتر روش اول، پارامترهای دیگری همچون انرژی باقیمانده و تعداد گره های خوشه ها از شبکه را مدنظر قرار می دهد و هم اینکه ماهیت جستجو را طوری تغییر می دهد که فضای حالت بسیار گسترده به فضای حالت محدودتر نگاشت شود. روش سوم که پاسخ سوال این پایان نامه می باشد، تعداد بهینه ی خوشه ها را به کمک الگوریتم ژنتیک جستجو می کند. روش سوم پیشنهادی بر پایه ی روش دوم استوار است با این تفاوت که چند پارامتر دیگر از شبکه به آن اضافه تر شده است.

در شبیه سازی های بعمل آمده از روش های پیشنهادی، ابتدا الگوریتم پیشنهادی اول با خوشه بندی مشبک مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی حاکی از این است که در الگوریتم پیشنهادی اول نسبت به الگوریتم مشبک، تجمیع داده ای فراوانی حاصل شده است. سپس الگوریتم پیشنهادی دوم در راستای الگوریتم پیشنهادی اول مطرح گردیده است. نتایج نشان دهنده ی این است که از یک طرف سرعت اجرای برنامه سریع شده است و از طرف دیگر پارامترهای بیشتری در خوشه بندی منظور شده است. در نهایت الگوریتم پیشنهادی سوم که از دو روش قبلی دارای پارامترهای بیشتری است موجب بهبود طول عمر شبکه شده است. هدف اصلی این پایان نامه که یافتن تعداد بهینه ی خوشه ها است در الگوریتم پیشنهادی سوم حاصل شده است.

کلید واژه ها: شبکه های حسگر بی سیم، الگوریتم ژنتیک، خوشه بندی، چاهک، تابع برازش، تجمیع داده.

مقدمه:

پیشرفت‌های اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بی سیم توانایی طراحی و ساخت حسگرهایی  را با توان مصرفی پایین، اندازه کوچک، قیمت مناسب و کاربری‌های گوناگون داده است. این حسگرهای کوچک که توانایی انجام اعمالی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی (بر اساس نوع حسگر) پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند، موجب پیدایش ایده‌ای برای ایجاد و گسترش شبکه‌های موسوم به شبکه‌های حسگر بی سیم شده‌اند.

یک شبکه حسگر بی سیم متشکل از تعداد زیادی گره‌های حسگر است که در یک محیط به طور گسترده پخش شده و به جمع‌آوری اطلاعات از محیط می‌پردازند. لزوماً مکان قرار گرفتن گره‌های حسگر، از ‌قبل تعیین شده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امکان را فراهم می‌آورد که بتوان آنها را در مکان‌های خطرناک و یا غیرقابل دسترس رها کرد. از طرف دیگر این بدان معنی است که پروتکل‌ها و الگوریتم های شبکه‌های حسگر بی سیم باید دارای توانایی‌های خودساماندهی  باشند. دیگر خصوصیت‌های منحصر بفرد شبکه‌های حسگر، توانایی همکاری و هماهنگی بین گره‌های حسگر می باشد. هر گره حسگر روی برد خود دارای یک پردازشگر است و به جای فرستادن تمامی اطلاعات خام به مرکز یا به گره‌ای که مسئول پردازش و نتیجه‌گیری اطلاعات است، ابتدا خود یک سری پردازش‌های اولیه و ساده را روی اطلاعاتی که به دست آورده است، انجام می‌دهد و سپس داده‌های نیمه پردازش شده را ارسال می‌کند.

با اینکه هر حسگر به تنهایی توانایی ناچیزی دارد، ترکیب صدها حسگر کوچک امکانات جدیدی را عرضه می کند. ‌در واقع قدرت شبکه‌های حسگر بی‌سیم در توانایی بکارگیری تعداد زیاد گره کوچک است که خود قادرند سازماندهی شوند و در موارد متعددی چون مسیریابی هم‌زمان، نظارت برشرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها یا تجهیزات یک سیستم بکار گرفته شوند. گستره ی کاربری شبکه‌های حسگر بی‌سیم بسیار وسیع بوده و از کاربردهای کشاورزی، پزشکی ‌و صنعتی تا کاربردهای نظامی را شامل می-شود. به عنوان مثال یکی از متداول‌ترین کاربردهای این تکنولوژی، نظارت  بر یک محیط دور از دسترس است.

فهرست مطالب:

فصل اول: نگاهی بر شبکه‌های حسگر بی‌سیم

1-1مقدمه

1-2 ساختار کلی شبکه حسگر بی سیم

1-3 ساختمان گره حسگر

1-4 ویژگی‌های عمومی یک شبکه حسگر

1-5 فاکتورهای طراحی شبکه های حسگر بی سیم

1-6 کاربردهای شبکه های حسگر بی سیم

فصل دوم: بررسی پروتکل های خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم

2-1 مقدمه

2-2 اهداف خوشه بندی

2-3 الگوریتم های خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم

2-3-1 الگوریتم های همگرای زمانی متغیر

2-3-1-1 الگوریتم خوشه بندی پیوندی (LCA)

2-3-1-2 خوشه بندی مبتنی بر رقابت تصادفی (RCC)

2-3-1-3 الگوریتم انجمنی (CLUBS)

2-3-1-4 الگوریتم کنترل سلسله مراتبی خوشه بندی (HCC)

2-3-1-5 خوشه بندی سلسله مراتبی موثر انرژی (EEHC)

2-3-2 الگوریتم های همگرای زمانی ثابت

2-3-2-1 خوشه بندی سلسله مراتبی کم مصرف از نظر انرژی (LEACH)

2-3-2-2 سرویس خوشه بندی محلی سریع (FLOC)

2-3-2-3 خوشه بندی توزیعی با انرژی موثر ترکیبی (HEED)

2-3-2-4 خوشه بندی سلسله مراتبی با انرژی موثر توزیعی بر پایه وزن (DWEHC)

2-3-2-5 الگوریتم خوشه بندی همپوشانی چند گامی (MOCA)

2-4 نگاهی بر پردازش تکاملی و الگوریتم ژنتیک

2-4-1 کروموزوم

2-4-2 فضای جستجو

2-4-3 تابع شایستگی

2-4-4 رمزگذاری کروموزومی

2-4-5  عملگرهای ژنتیک

2-4-5-1 عملگر برش

2-4-5-2 انواع روش های عمل برش

2-4-5-3 عملگر جهش

2-4-6 شرط خاتمه الگوریتم ژنتیک

2-4-7 انواع روش های انتخاب

2-4-8 کاربردهای الگوریتم ژنتیک

2 -5 نتیجه گیری

فصل سوم: ارائه ی خوشه بندی جدید در شبکه های حسگر بی سیم به کمک الگوریتم ژنتیک

3-1 مقدمه

3-2خوشه بندی با استفاده از الگوریتم ژنتیک

3-3 نگاشت حالتی از شبکه به یک کروموزوم در ژنتیک

3-4 نحوه ی انتخاب سرخوشه ها

3-5 شبیه سازی، ارزیابی شبکه و مقایسه ی راهکار پیشنهادی

3-6 نتیجه گیری

فصل چهارم : تعیین روش جدید خوشه بندی بر مبنای سرخوشه به کمک الگوریتم ژنتیک

4-1 مقدمه

4-2 معرفی الگوریتم و مسائل چند معیاره

4-3 پارامترهای اصلی و رایج شبکه های حسگر بی سیم

4-4 مقایسه چند الگوریتم خوشه بندی با الگوریتم جدید

4-5 نتیجه گیری

فصل پنجم : تعیین تعداد بهینه ی خوشه ها در شبکه های حسگر بی سیم به کمک الگوریتم ژنتیک

5-1 مقدمه

5-2 معرفی الگوریتم

5-3 راهکار پیشنهادی

5-4 معیارهای اصلی به کار رفته در روش پیشنهادی

5-5 برازش نهایی شبکه بر اساس پارامترها

5-6 نتایج شبیه سازی

5-7  نتیجه گیری

نتیجه گیری کلی      

پیوست الف : واژه نامه انگلیسی به فارسی

پیوست ب : واژه نامه فارسی به انگلیسی   

فهرست منابع

فهرست جداول:

فصل سوم

جدول 3-1 مقادیر فرضی در شبیه سازی

جدول 3-2 نتایج حاصل از خروجی شبیه سازی شده

فصل چهارم

جدول 4-1 مقایسه ی روش های پیشنهادی

فهرست شکل ها:

فصل اول

شکل 1-1 ساختمان کلی شبکه حسگر بی سیم

شکل 1-2 ساختمان داخلی گره حسگر/کارانداز

فصل دوم

شکل 2-1 خوشه بندی سلسله مراتبی

شکل 2-2 مدل شبکه در الکوریتم LEACH

شکل 2-3 فازهای الکوریتم LEACH

شکل 2-4 فلوچارت عملیات الگوریتم LEACH

فصل سوم

شکل 3-1 نمونه ای از یک حالت شبکه

شکل 3-2 مقایسه الگوریتم ژنتیک و الگوریتم مشبک

شکل 3-3 الف) خوشه بندی با الگوریتم ژنتیک ب) خوشه بندی مشبک با 48 حسگر

شکل 3-4 الف) خوشه بندی با الگوریتم ژنتیک ب) خوشه بندی مشبک با 84 حسگر

فصل چهارم

شکل 4-1 خوشه بندی بدون پارامتر دوم

شکل 4-2 خوشه بندی با پارامتر دوم

شکل 4-3 خروجی شبکه ی خوشه بندی شده ی نهایی

شکل 4-4 دوره های مختلف مرگ گره ها برای نصف گره ها

شکل 4-5 الف) مصرف انرژی تا اولین گره مرده ب) میانگین مصرف انرژی تا اولین گره مرده

فصل پنجم

شکل 5-1 تفاوت ارسال مستقیم با ارسال چندگامی

شکل 5-2 دوره های مختلف مرگ گره ها برای نصف گره ها

شکل 5-3 الف) مصرف انرژی تا اولین گره مرده ب) میانگین مصرف انرژی تا اولین گره مرده

منابع و مأخذ:

[1]        بابایی، ش. و شکرانه، س. و قاسم خانی، ب.، 1388، روش جدید مبتنی بر الگوریتم ژنتیک برای خوشه بندی و انتخاب سرخوشه برای شبکه های حسگر بی سیم، کنفرانس ملی نجف آباد.

[2]        غفاری، ع.، گلسرخ تبار، م. و عبادی،س. 1389، ارائه ی الگوریتم خوشه بندی سلسله مراتبی مبتنی بر آگاهی از انرژی و گزینش بهترین سرخوشه جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه  های حسگر بی سیم، هجدهمین کنفرانس مهندسی برق ایران، دانشگاه صنعتی اصفهان

[3]        غفاری، ع.، رسولی، س. و گلسرخ تبار، م. 1388، ارائه ی الگوریتم مسیریابی سلسله مراتبی چندگامه جدید برای توازن انرژی مصرفی در شبکه  های حسگر بی سیم، دومین کنفرانس ملی مهندسی برق ایران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد.

[4]        حسینعلی پور، ع.، 1388، بهبود کیفیت سرویس مسیریابی در شبکه های حسگر بی سیم، پایان نامه  کارشناسی ارشدگروه کامپیوتر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز.

[5]        گلسرخ تبار، م.، 1389، ارائه الگوریتم خوشه‌بندی جدید، جهت کاهش مصرف انرژی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم، پایان نامه  کارشناسی ارشدگروه کامپیوتر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز.

[6]        Babaie, Sh., 2010, CCGA: Clustering based on Cluster head with Genetic Algorithm in Wireless Sensor Network, India, IEEE 2010 Paper 337.

[7]        Heinzelman,W.R., Chandrakasan,A.P. and Balakrishnan,H., 2002, An application-specific protocol architecture for wireless microsensor networks, IEEE Transactions on Wireless Communications 660–670. 

[8]        Intanagonwiwat,C., Govindan and R., Estrin,D., 2000, Directed diffusion: a scalable and robust communication paradigm for sensor networks, Mobile Computing and Networking, pp. 56–67.

[9]        Younis, M. Akkaya, K. Kunjithapatham, A. Optimization of task allocation in a cluster–based sensor network, in: Proceedings of the 8th IEEE Symposium on Computers and Communications (ISCC’2003), Antalya, Turkey, June 2003.

[10]      Banerjee, S. Khuller, S. A clustering scheme for hierarchical control in multi-hop wireless networks, in: Proceedings of 20th Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies (INFOCOM’ 01), Anchorage, AK, April 2001.

[11]      Younis, O. Fahmy, S. HEED: A Hybrid, Energy-Efficient, Distributed clustering approach for Ad Hoc sensor networks, IEEE Transactions on Mobile Computing 3 (4) (2004) 366–379.

[12]      Heinzelman, W.B. Chandrakasan, A.P. Balakrishnan, H. Application specific protocol architecture for wireless microsensor networks, IEEE Transactions on Wireless Networking (2002).

[13]      Bandyopadhyay, S. E. Coyle, An energy efficient hierarchical clustering algorithm for wireless sensor networks, in: Proceedings of the 22nd Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies (INFOCOM 2003), San Francisco, California, April 2003.

[14]      Garcia, F. Solano, J. Stojmenovic, I. Connectivity based k-hop clustering in wireless networks, Telecommunication Systems 22 (1) (2003) 205–220.

[15]      Fernandess, Y. Malkhi,D. K-clustering in wireless ad hoc networks, in: Proceedings of the 2nd ACM international Workshop on Principles of Mobile Computing (POMC ’02), Toulouse, France, October 2002.

[16]      Amis, A.D. Prakash, R. T.H.P. Vuong, Huynh, D.T. Max-Min Dcluster formation in wireless ad hoc networks, in: Proceedings of 20th Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies (INFOCOM’2000), March 2000.

[17]      IlkerOyman, CemErsoy, E. Multiple sink network design problem in large scale wireless sensor networks, in: Proceedings of the IEEE International Conference on Communications (ICC 2004), Paris, June 2004.

[18]      Younis, M. Youssef, M. Arisha, K. Energy-aware management in cluster-based sensor networks, Computer Networks 43 (5) (2003) 649–668.

[19]      IlkerOyman, CemErsoy, E. Multiple sink network design problem in large scale wireless sensor networks, in: Proceedings of the IEEE International Conference on Communications (ICC 2004), Paris, June 2004

[20]      Dai, F. Wu, J. On constructing k-connected k-dominating set in wireless networks, in: Proceedings of the 19th IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium (IPDPS’05), Denver, Colorado, April 2005.

[21]      Dasgupta, K. Kukreja, M. Kalpakis, K. Topology-aware placement and role assignment for energy-efficient information gathering in sensor networks, in: Proceedings of 8th IEEE Symposium on Computers and Communication (ISCC’03), Kemer-Antalya, Turkey, July 2003.

[22]      Baker, D.J. Ephremides, A. The architectural organization of a mobile radio network via a distributed algorithm, IEEE Transactions on Communications, COM-29 (11) (1981) 1694– 1701.

[23]      Xu, K. Gerla, M. A heterogeneous routing protocol based on a new stable clustering scheme, in: Proceeding of IEEE Military Communications Conference (MILCOM 2002), Anaheim, CA, October 2002.

[24]      Nagpal, R. Coore, D. An algorithm for group formation in an amorphous computer, in: Proceedings of the 10th International Conference on Parallel and Distributed Systems (PDCS’98), Las Vegas, NV, October 1998.

[25]      Bandyopadhyay, S. Coyle, E. An energy efficient hierarchical clustering algorithm for wireless sensor networks, in: Proceedings of the 22nd Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies (INFOCOM 2003), San Francisco, California, April 2003.

[26]      Baker, D.J. Ephremides, A. The architectural organization of a mobile radio network via a distributed algorithm, IEEE Transactions on Communications, COM-29 (11) (1981) 1694– 1701.

[27]      Baker, D.J. Ephremides, A. Flynn, J.A. The design and simulation of a mobile radio network with distributed control, IEEE Journal on Selected Areas in Communications (1984) 226–237