[发明专利]一种无线传感器网络的心跳检测方法和装置

说明书

本发明公开了一种无线传感器网络的心跳检测方法和装置，其中，该方法包括：主控节点发送广播信标，判断骨干节点时隙或传感器节点时隙是否到达；当骨干节点时隙到达时，主控节点向骨干节点发送第一心跳询问信息；骨干节点接收到第一心跳询问信息后，向主控节点发送包含自身健康状态值H和通信压力值P的第一心跳回复信息；主控节点根据健康状态值H和通信压力值P计算心跳服务值F，根据心跳服务值F的值动态调整第一心跳周期。本发明的无线传感器网络的心跳检测方法和装置，通过动态调整骨干网和微传感器网络心跳周期，从而适应电力无线传感器网络低功耗、休眠时间长的特点，并提高节点故障检测速度和检测准确度。

技术领域

本发明涉及电力无线传感器网络技术领域，具体地，涉及一种无线传感器网络的心跳检测方法和装置。

背景技术

无线传感器网络被认为是21世纪产生巨大影响力的技术之一，它能够通过各类集成化的微型传感器之间的相互协作，传递信息，从而监测、感知和采集各种实时数据，并通过无线网络进行传输。微传感概念及节点的无线连接使无线传感器网络在电力测控领域具有重要的理论和现实意义，无线传感器网络以其低成本、低功耗等特点，在电力领域有着广泛的应用。

心跳包是网络数据流中一种自定义协议、固定信息、循环发送的数据包，在各种网络应用中作为在线状态检测、状态汇报方式、网络同步或其他定时机制的应用而普遍存在。心跳协议作为一种在传感器网络系统用来检测节点状态的关键技术，目前主要分为三类：简单心跳协议、经典加速心跳协议及基于选举算法的心跳协议。

与其他传感器网络应用场景不同，实际电力无线传感器网络应用场景具有以下三个特点：

(1)大占空比工作模式

由于电力设备长时间保持在一定的工作状态下，设备参数在一定时间内基本不会发生变化，因此传感器通常休眠时间远大于工作时间(10000倍以上)；同时，电力无线传感器网络中，包含多种类型的传感器节点,他们对工作周期的要求各不相同。

(2)低功耗要求

由于变电站设备通常不能停电以检修无线传感器等二次设备，变电站高压带电设备的无线传感器节点不具备随意更换电池的条件，所以变电站传感器网络要求传感节点具备低功耗长时间工作能力。

(3)快速故障检测

在设备状态监测中，电力无线传感器网络需要具备快速发现故障的能力，以尽可能地减少因为电力中断对用户造成的损失。同时，大部分电力设备处在野外人烟稀少的环境中，检修人员难以方便到达，要求电力无线传感器网络具备很低的误报率。

基于以上三个特点，简单心跳协议心跳周期不能动态变化，不能适应对于设备加入或移除某些传感器而造成的网络结构变化；经典加速心跳协议可以根据网络环境动态改变心跳周期，但故障检测延迟较大、节点出现故障后状态不可恢复，不能满足高可靠性和实时性的要求；基于选举算法的心跳协议通常用于有多个备份节点的冗余系统中，而在电力无线传感器网络中不能实现大量节点备份，且选举算法也比较复杂。现有技术的无线传感器网络心跳检测方法，无法适应无线传感器网络的大占空比、低功耗以及快速故障检测等需求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的无法对无线传感器网络进行有效心跳检测的问题，本发明提出了一种无线传感器网络的心跳检测方法和装置。

本发明的无线传感器网络的心跳检测方法包括：

主控节点发送广播信标，判断骨干节点时隙或传感器节点时隙是否到达；

当骨干节点时隙到达时，主控节点向骨干节点发送第一心跳询问信息；

骨干节点接收到第一心跳询问信息后，向主控节点发送包含自身健康状态值H和通信压力值P的第一心跳回复信息；