[发明专利]一种事件驱动型无线传感器网络能量监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络能量监测方法，尤其涉及一种事件驱动型无线传感器网络能量监测方法。

背景技术

事件驱动型无线传感器网络仅在定义的事件发生时才向基站发送报警消息，平时仅发送网络健康状态监测消息，数据量较少。与传统的周期性汇报或基于查询的传感器网络相比，事件驱动型无线传感器网络可以延长网络生存期，能够更合理地使用网络资源。

现有的能量监测策略有：集中式能量收集算法、eScan算法、基于预测的无线传感器能量图策略、建立线性或窄带内传感器网络的能量分布模型等等。

采用集中式能量收集算法时，单个节点的能量通过网络向汇聚节点转发，在不考虑任何能耗和干扰的情况下，可以了解网络中每个节点能量的详细信息。eScan算法假设传感器节点处于静止状态，能与邻居节点进行短距离通信，节点具有较精确的定位能力，能感知剩余能量的多少，以剩余能量占初始能量的百分比表示节点的剩余能量水平，通过一定的融合归并手段对多个区域的能量消息进行融合，向汇聚点转发。它的核心思想是不抽取每个节点的剩余能量指标，而是通过数据融合的方法对网络中地理位置相邻、剩余能量近似的数据进行合并，以减少能量消耗和通信开销。

运用马尔可夫链预测相邻节点剩余能量的数学模型，在无线传感器网络汇聚节点建立能量图，模型中定义了“节点状态转移”，即传感器节点工作模式的相互转换，并以此进行预测。通过预测，传感器节点得到相邻节点的剩余能量消息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种事件驱动型无线传感器网络能量监测方法，该方法能够降低事件驱动型无线传感器网络能量监测时消息包的数量、降低能耗并延长网络的使用寿命。

本发明是这样来实现的，其特征是方法为：在没有事件发生的情况下，簇成员节点周期性获取自身剩余能量；当簇成员节点监测到的剩余能量与上一次变化较大则发送给簇头节点；簇头节点对簇内节点的剩余能量进行融合；当簇头对簇内节点融合的值与上一次变化较大则往sink节点汇报；在传输的路径中，若节点收到两个或两个以上簇头的消息则进行融合；在事件发生的情况下，停止周期性汇报，保证事件消息的传输；待事件结束后立即对整网进行一次能量监视并重新开始周期性监测。

所述整个网络采用三色成簇法成簇，每个几点拥有唯一的ID，在没有事件发生时能量监测包括以下几个步骤：

(1)簇成员周期性获取自身剩余能量；

(2)当获取的剩余能量与上一次相比，若差值超过一阈值则向簇头节点汇报剩余能量；

(3)簇头节点对接收到的能量信息进行融合，若与上一次融合值的差值超过一阈值则向簇头节点汇报；

(4)在传输的路径中，若节点收到两个或两个以上簇头的消息则进行融合。

所述簇头节点对接收到的能量信息进行融合，用一个五元组，五元组分别为ClusterID、avgValue、ClusterNeighbor、AggregateCluster、ClusterHealth，五元组描述簇头节点的剩余能量消息，其中，ClusterID表示本地簇的id号，avgVALUE表示簇成员节点的平均剩余能量，ClusterNeighbor指示该簇头的物理邻居，AggregateCluster指示当前剩余能量消息融合了哪些簇的消息，ClusterHealth指示融合后网络初始状态下簇的健康状态。

所述当两个相邻簇的剩余能量相近则进行融合，融合后的簇ID选取两个簇的较小值，能量的最小值、最大值分别取两者较小值、较大值；簇的邻居为两者的并集，融合的簇为两者的并集，簇的健康情况为两者的并集。

所述的有事件发生时能量监测包括以下几个步骤：

(1)有事件发生时首先停止周期性的能量汇报以保证事件消息即时传输；

(2)当事件结束后立即对整网进行一次能量监测，同时重新开始周期性的监测。

本发明的优点是：降低了在事件驱动型无线传感器网络能量监测时消息包的数量，有效地降低了能耗，可以延长网络的使用寿命。

附图说明

图1为本发明簇成员、簇头的能量消息格式示意图。

图2为本发明簇头字段的具体格式示意图。

图3为本发明成簇网络拓扑结构示意图。

具体实施方式

当没有事件发生时：

(1)节点周期性获取自身剩余能量，剩余能量采用百分比来表示。当获取的剩余能量与上次汇报时的差值大于一阈值(如5％)则向簇头汇报；

(2)簇头节点对簇成员的剩余能量进行处理，当簇头融合后的能量超过