24、物联网节点能效的模糊逻辑方法与水资源气象监测系统

物联网节点能效的模糊逻辑方法与水资源气象监测系统

1. 模糊逻辑系统在物联网节点能效中的应用

在物联网节点的运行中，能源效率是一个关键问题。特别是在一些受限环境中，如无法连接电网而依靠电池供电的情况下，如何有效管理能源消耗至关重要。这里介绍一种基于模糊逻辑的方法，用于动态自我管理本地能源消耗。

1.1 实验设置

实验采用基于ESP8266微控制器的物联网节点，该节点配备了多种传感器，包括测量温度和湿度的SI7021传感器、测量光强度的BH1750传感器、测量紫外线指数的VEML6070传感器以及测量土壤湿度的电阻式传感器。这些传感器每10秒测量一次环境数据，并以118字节的数据包形式进行传输。节点由3.7V的锂离子电池供电，电池通过一个小型光伏板（110 × 60 × 2.5 mm - 6V/1W）的外部能量收集系统进行充电。节点使用Wi-Fi连接到互联网，并通过发布 - 订阅的MQTT（消息队列遥测传输）协议将测量数据发送到使用Node - RED平台实现的云应用程序。数据可以在仪表板上实时可视化，存储在InfluxDB数据库中，并进行分析以检测异常或趋势。

实验的目的是测试将模糊逻辑部署在节点（边缘）作为能源消耗自我调节机制，或在云端作为服务运行时的性能和权衡。在第一种配置中，节点向云服务请求执行模糊系统所需的信息；在第二种配置中，物联网节点将其信息发送到云服务，云服务执行模糊逻辑系统并返回应采用的操作模式指示。

1.2 模糊逻辑系统的应用

模糊系统在边缘和云计算层都有实现，以验证所需的响应时间和能源消耗。边缘计算平台是ESP8266，它是一个低成本但计算资源受限的平台，因此使用了轻量级的eFLL库；而云端则