A wireless power transfer technique can solve the power capacity problem in wireless rechargeable sensor networks (WRSNs). The charging strategy is a wide-spread research problem. In this paper, we propose a demand-based charging strategy (DBCS) for WRSNs. We improved the charging programming in four ways: clustering method, selecting to-be-charged nodes, charging path, and charging schedule. First, we proposed a multipoint improved K-means (MIKmeans) clustering algorithm to balance the energy consumption, which can group nodes based on location, residual energy, and historical contribution. Second, the dynamic selection algorithm for charging nodes (DSACN) was proposed to select on-demand charging nodes. Third, we designed simulated annealing based on performance and efficiency (SABPE) to optimize the charging path for a mobile charging vehicle (MCV) and reduce the charging time. Last, we proposed the DBCS to enhance the efficiency of the MCV. Simulations reveal that the strategy can achieve better performance in terms of reducing the charging path, thus increasing communication effectiveness and residual energy utility.
International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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v.14
no.4
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pp.80-87
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2022
Lack of sufficient battery capacity is one of the most important challenges impeding the development of wireless sensor networks (WSNs). Recent innovations in the areas of wireless energy transfer and rechargeable batteries have made it possible to advance WSNs. Therefore, in this article, we propose an energy-efficient charging of sensors in a WSN scenario. First, we have formulated the problem as an integer linear programming (ILP) problem. Then a utility function-based greedy algorithm named UGreedy/UF1 is proposed for solving the problem. Finally, the performance of UGreedy/UF1 is analyzed along with other baseline algorithms: UGreedy/UF2, 2-opt TSP, and Greedy TSP. The simulation results show that UGreedy/UF1 performs better than others both in terms of the deadline missing ratio of sensors and the total energy consumption of UAVs.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.46
no.2
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pp.27-37
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2009
Sensor nodes forming a sensor network have limited energy capacity such as small batteries and when these nodes are placed in a specific field, it is important to research minimizing sensor nodes' energy consumption because of difficulty in supplying additional energy for the sensor nodes. Clustering has been in the limelight as one of efficient techniques to reduce sensor nodes' energy consumption in sensor networks. However, energy saving results can vary greatly depending on election of cluster heads, the number and size of clusters and the distance among the sensor nodes. /This research has an aim to find the optimal set of clusters which can reduce sensor nodes' energy consumption. We use a Genetic Algorithm(GA), a stochastic search technique used in computing, to find optimal solutions. GA performs searching through evolution processes to find optimal clusters in terms of energy efficiency. Our results show that GA is more efficient than LEACH which is a clustering algorithm without evolution processes. The two-dimensional GA (2D-GA) proposed in this research can perform more efficient gene evolution than one-dimensional GA(1D-GA)by giving unique location information to each node existing in chromosomes. As a result, the 2D-GA can find rapidly and effectively optimal clusters to maximize lifetime of the sensor networks.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.23
no.6
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pp.421-429
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2011
Experimental and theoretical studies on cooling performance of two-channel thermoelectric air-cooling system in parallel flow are conducted. The effects of operating temperature to physical properties of thermoelectric module (TEM) are experimentally examined and used in the analysis of an air-cooling system considering thermal network and energy balance. The theoretical predicted temperature variation and cooling capacity are in good agreement with measured data, thereby validating analytic model. The heat absorbed rate increases with increasing the voltage input and decreasing thermal resistance of the system. The power consumption of TEM is linearly proportional to mean temperature differences due to variations of the physical properties on operation temperature of TEM. Furthermore thermal resistance of hot side has greater effects on cooling performance than that of cold side.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.21
no.8
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pp.456-461
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2009
Recently, an increasing interest in district heating system has emerged rapidly, In this paper, the physical measurements and data to be monitoring through the internet were carried out with regard to hot water heating energy consumption at the three apartment housings with district heating system in Sang-am district of Seoul, Korea, Measurements were made of the thermal factors such as the pressure of heating pipe, flow rates, hot water temperature and etc, The objective of this study is to compare the design capacity of reheat exchanger with that of preheat exchanger in order to evaluate for the number of plates of two exchangers to be distributed properly.
Through the rapid development of latest hardware technology, high performance as well as miniaturized size is the essentials of embedded system to meet various requirements from the society. It raises possibilities of genuine realization of IoT environment whose size and battery must be considered. However, the limitation of battery persistency and capacity restricts the long battery life time for guaranteeing real-time system. To maximize battery life time, low power technology which lowers the power consumption should be highly required. Previous researches mostly highlighted improving one single type of memory to increase ones efficiency. In this paper, reversely, considering multiple memories to optimize whole memory system is the following step for the efficient low power embedded system. Regarding to that fact, this paper suggests the study of volatile memory, whose capacity is relatively smaller but much low-powered, and non-volatile memory, which do not consume any standby power to keep data, to maximize the efficiency of the system. By executing function in specific memories, non-volatile and volatile memory, the quantitative analysis of power consumption is progressed. In spite of the opportunity cost of all of theses extra works to locate function in volatile memory, higher efficiencies of both power and energy are clearly identified compared to operating single non-volatile memory.
Journal of Korea Society of Digital Industry and Information Management
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v.17
no.1
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pp.1-6
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2021
In this paper, to expand the use of standalone street lights, an algorithm for controlling LED energy consumption was proposed. The proposed method uses an LED module of a standalone street light divided into n zones. This is a method of reducing total power consumption by preventing the increase in power consumption due to high heat generation by weakly operating the entire LED according to the illuminance. When the amount of sunlight decreases, the whole LED operates weakly and then brightens, and unlike streetlight that act as streetlight, a method of dividing LEDs by area and limiting the number of LEDs operating according to illumination intensity was proposed. This is a way to use a lot of time with limited battery capacity by reducing the generation of heat that consumes the most power in streetlight. It is also a method of continuously changing the initial usage area to improve the total usage time of the LED substrate. As a result of the experiment, it was found that the proposed method extends the service time because it generates less heat than the conventional stand-alone streetlight.
U shape multitube heat exchanger was equipped in the flue to recover the exhaust heat from the boiler system. The fluids of the exhaust heat recovery equipment were the flue gas as the hot fluid, and the water as the cold fluid. The flow geometry of the fluids was cross flow - two pass, the hot fluid being mixed and the cold fluid unmixed. The results of the theoretical and the experimental analysis and the economic evaluation are summarized as follows. 1) The heat exchanger effectiveness and the temperature efficiency of the hot fluid were about 35% when the fuel consumption rate was 140 - 150 L/15min. The temperature efficiency for the cold fluid ranged from 3.0% to 4.5%. The insulation efficiency ranged from 85% to 98%, which was better than the KS air preheater insulation efficiency of 90%. 2) The relationship between the fuel consumption rate, F, and the outlet temperature, $T_{h2}$, of the flue gas from the heat exchanger was $T_{h2}$ = 0.927F + 110. In order to prevent the low temperature corrosion from the coagulation of $SO_3$, it is necessary to maintain the fuel consumption rate above 82 L/15min. 3) The ratio of the exhaust heat from the boiler system to the total energy consumption was about 14.5%. With the installation of the exhaust heat recovery equipment, the energy recovery ratio to the exhaust heat was about 25%. Accordingly, about 3.6% of the total fuel consumption was estimated to be saved. 4) Economic analysis indicated that the installation of the exhaust heat recovery equipment was feasible to save the energy, because the capital reocvery period was only 10 months when the fuel consumption rate was 80 L/15min. 4 months when it was 160 L/15min. 5) Based on the theoretical and the experimental analysis, it was estimated to save the energy of about 18 million Won per year, if four heat exchangers are installed in a factory. 6) A further study is recommended to identify the relationship among the flow rate of the exhaust gas, the size of the heat exchanger and the capacity of the air preheater. For a maximum heat recovery from the exhaust gas an automatic control system is required to control the flow rate of the cold fluid depending on the boiler load.
There is an increasing interest in research to help overcome the energy crisis that has been focused on energy storage applications in various parts of power systems. Energy storage systems are good at enhancing the reliability or improving the efficiency of a power system by creating a time gap between the generation and the consumption of power. As a contribution to the various applications of storage devices, this paper describes a novel algorithm that determines the power and storage capacity of selected energy storage devices in order to improve upon railroad system efficiency. The algorithm is also demonstrated by means of simulation studies for the Korean railroad lines now in service. A part of this novel algorithm includes the DC railroad powerflow algorithm that considers the mobility of railroad vehicles, which is necessary because the electric railroad system has a distinct distribution system where the location and power of vehicles are not fixed values. In order to derive a more accurate powerflow result, this algorithm has been designed to consider the rail voltage as well as the feeder voltage for calculating the vehicle voltage. By applying the resultant control scheme, the charging or discharging within a specific voltage boundary, energy savings and a substation voltage stabilization using storage devices are achieved at the same time.
We present a method for increasing network lifetime without link failure due to lack of battery capacity of nodes in wireless ad-hoc networks with low mobility. In general, a node with larger remaining battery capacity represents the one with lesser traffic load. Thus, a modified AODV routing protocol is proposed to determine a possible route by considering a remaining battery capacity of a node. Besides, the total energy consumption of all nodes increase rapidly due to the huge amount of control packets which should be flooded into the network. To reduce such control packets efficiently, a source node can store information about alternative routes to the destination node into its routing table. When a link failure happens, the source node should retrieve the route first with the largest amount of the total remaining battery capacity from its table entries before initiating the route rediscovery process. To do so, the possibility of generating unnecessary AODV control packets should be reduced. The method proposed in this paper increases the network lifetime by 40% at most compared with the legacy AODV and MMBCR.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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