Mejora de la Irrigación Inteligente a Través de Agrupamiento Basado en UAV y Carga Inalámbrica en Redes de Sensores Inalámbricos
Autores: Hassan, Emad S.; Jabbari, Abdoh; Alharbi, Ayman A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Mejora de la Irrigación Inteligente a Través de Agrupamiento Basado en UAV y Carga Inalámbrica en Redes de Sensores Inalámbricos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Redes de sensores inalámbricos
Esquema de agrupamiento eficiente en energía
Vehículo aéreo no tripulado
Transferencia de energía inalámbrica
Aplicaciones de riego inteligente
Vida útil de la red
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las redes de sensores inalámbricos (WSNs) permiten la recolección de datos a gran escala en amplias áreas, pero enfrentan desafíos significativos, incluidos recursos energéticos limitados, consumo de energía desequilibrado y transmisión de datos ineficiente, lo que lleva a una reducción de la vida útil de la red y a una mala fiabilidad. Para abordar estos problemas, este documento propone un esquema de agrupamiento eficiente en energía que integra la recolección de datos asistida por vehículos aéreos no tripulados (UAV) y la transferencia de energía inalámbrica (WPT) para mejorar el rendimiento de las WSN en aplicaciones de riego inteligente. El esquema propuesto divide la red en dos regiones: un área circular central que contiene nodos estándar y una región exterior dividida en cuatro clústeres que albergan nodos avanzados. Ajusta dinámicamente la formación de clústeres, optimiza la selección del líder de clúster (CH) en función de la energía residual, minimiza los saltos de transmisión y asegura el camino más corto posible para el UAV, reduciendo así el consumo de energía. Además, la WPT basada en UAV proporciona un suministro continuo de energía, mitigando el problema de los puntos calientes y extendiendo la vida útil de la red. Simulaciones extensas demuestran que el esquema propuesto reduce el consumo de energía en hasta un 13.16%, mejora la eficiencia de recolección de datos en un 8.84% y extiende la vida útil de la red en más de un 9.6% en comparación con el esquema de Yoon. Además, el esquema propuesto logra un 26% más de energía residual y un aumento del 43% en el rendimiento en comparación con el esquema de Yoon. Además, en aplicaciones de riego inteligente, el esquema propuesto reduce el consumo de agua en aproximadamente un 20%, demostrando su efectividad para la agricultura de precisión sostenible.
Descripción
Las redes de sensores inalámbricos (WSNs) permiten la recolección de datos a gran escala en amplias áreas, pero enfrentan desafíos significativos, incluidos recursos energéticos limitados, consumo de energía desequilibrado y transmisión de datos ineficiente, lo que lleva a una reducción de la vida útil de la red y a una mala fiabilidad. Para abordar estos problemas, este documento propone un esquema de agrupamiento eficiente en energía que integra la recolección de datos asistida por vehículos aéreos no tripulados (UAV) y la transferencia de energía inalámbrica (WPT) para mejorar el rendimiento de las WSN en aplicaciones de riego inteligente. El esquema propuesto divide la red en dos regiones: un área circular central que contiene nodos estándar y una región exterior dividida en cuatro clústeres que albergan nodos avanzados. Ajusta dinámicamente la formación de clústeres, optimiza la selección del líder de clúster (CH) en función de la energía residual, minimiza los saltos de transmisión y asegura el camino más corto posible para el UAV, reduciendo así el consumo de energía. Además, la WPT basada en UAV proporciona un suministro continuo de energía, mitigando el problema de los puntos calientes y extendiendo la vida útil de la red. Simulaciones extensas demuestran que el esquema propuesto reduce el consumo de energía en hasta un 13.16%, mejora la eficiencia de recolección de datos en un 8.84% y extiende la vida útil de la red en más de un 9.6% en comparación con el esquema de Yoon. Además, el esquema propuesto logra un 26% más de energía residual y un aumento del 43% en el rendimiento en comparación con el esquema de Yoon. Además, en aplicaciones de riego inteligente, el esquema propuesto reduce el consumo de agua en aproximadamente un 20%, demostrando su efectividad para la agricultura de precisión sostenible.