[发明专利]一种无线传感器网络非均匀分簇拓扑监控方法及装置

权利要求书

1.一种无线传感器网络非均匀分簇拓扑监控方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、由sink节点在均匀分布于井下的无线传感器节点进行小范围广播，并从中依次选出中继节点、簇头节点，簇的大小随簇头节点距sink节点距离的增大而增大；

S2、簇内节点采用单跳式将收集到的数据在不同的时隙传送到簇头节点，簇头节点将收集的数据通过中继节点和其它簇头节点多跳至sink节点；

S3、sink节点将数据进行融合后通过环形的工业以太网传输到地面服务器进行分析处理。

2.如权利要求1所述的无线传感器网络非均匀分簇拓扑监控方法，其特征在于，在步骤S2之后还包括步骤：

S21、判断当前簇头节点的剩余能量低于阈值时，在本簇内进行新一轮的簇头选举，判断剩余能量值以及信号强度符合预定值范围且为最大的节点选为新一轮簇头节点。

3.如权利要求2所述的无线传感器网络非均匀分簇拓扑监控方法，其特征在于，所述步骤S21之后还包括步骤：

S22、判断剩余能量值以及信号强度不符合预定值范围时，增大sink节点的广播发射功率，依次重新选出新一轮中继节点、簇头节点。

4.如权利要求3所述的无线传感器网络非均匀分簇拓扑监控方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11、sink节点挂接在环形总线上，各无线传感器节点均匀分布于的巷道或采掘工作面的表面；

S12、Sink节点进行小范围广播并发送AskMsg询问报文，周围节点回复应答AskMsg报文，sink节点接收应答信息并分析比较后，选取通知权值较大的节点为簇头节点；

S13、根据当前簇头节点的竞争半径确定出当前簇头节点的发射功率，向周围节点发送AskMsg询问报文，接收到AskMsg报文的节点回复AckMsg应答报文，簇头节点接收到应答信息计算完成后发送InformMsg通知报文，通知具有最大权值的节点当选为中继节点。

5.如权利要求4所述的无线传感器网络非均匀分簇拓扑监控方法，其特征在于，所述步骤S3之后还包括步骤：

S4、地面服务器通过环形的工业以太网将监测任务发布给sink节点，再由sink节点分配到各无线传感器节点。

6.一种无线传感器网络非均匀分簇拓扑监控装置，其特征在于，包括节点生成模块、数据传输模块以及数据处理模块；

所述节点生成模块，用于由sink节点在均匀分布于井下的无线传感器节点进行小范围广播，并从中依次选出中继节点、簇头节点，簇的大小随簇头节点距sink节点距离的增大而增大；

所述数据传输模块，用于簇内节点采用单跳式将收集到的数据在不同的时隙传送到簇头节点，簇头节点将收集的数据通过中继节点和其它簇头节点多跳至sink节点；

所述数据处理模块，用于sink节点将数据进行融合后通过环形的工业以太网传输到地面服务器进行分析处理；其中，所述节点生成模块、数据传输模块以及数据处理模块依次连接。

7.如权利要求6所述的无线传感器网络非均匀分簇拓扑监控装置，其特征在于，该无线传感器网络非均匀分簇拓扑监控装置还包括簇局部更新模块，所述簇局部更新模块，用于判断当前簇头节点的剩余能量低于阈值时，在本簇内进行新一轮的簇头选举，判断剩余能量值以及信号强度符合预定值范围且为最大的节点选为新一轮簇头节点；其中，所述簇局部更新模块与数据传输模块连接。

8.如权利要求7所述的无线传感器网络非均匀分簇拓扑监控装置，其特征在于，该无线传感器网络非均匀分簇拓扑监控装置还包括簇全局更新模块，所述簇全局更新模块，用于判断剩余能量值以及信号强度不符合预定值范围时，增大sink节点的广播发射功率，依次重新选出新一轮中继节点、簇头节点；其中，所述簇全局更新模块与簇局部更新模块连接。