[发明专利]一种工业传感器网络检测有毒气体的睡眠调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业传感器网络检测有毒气体的睡眠调度方法，属于气体检测技术 领域。

背景技术

大型石化工厂中，有毒气体的监测是一个关键问题，这警示相关人员小心潜在风险及防 止爆炸。IWSNs有着易部署，尺寸小，能效高，传感节点灵活的有点，成为石化工厂设计 者及制造商解决关键性问题，即有毒气体监测的一个有发展前景的方法。

而且，由于有毒气体的不可见性，快速移动，随时而改变形态，监测其泄漏区域的 范围很难。大多数的有毒气体泄漏事故中，不同类型的化学气体会很容易在同一时间泄漏， 会引起气体混合的现象。

传统的IWSNs的由于无线节点的电量有限导致使用期受限。休眠调度是延长网络使 用期的有效方法之一。因为它允许设定的传感节点的某些组成部分处于工作状体，而其他的 节点可以在一定的时间内休眠，这样就能节省能量了。

发明内容

为了解决泄漏区域覆盖范围精确度问题以及延长网络使用周期的问题，本发明提供一种 工业传感器网络检测有毒气体的睡眠调度方法。

本发明采用的技术方案为：

一种工业传感器网络检测有毒气体的睡眠调度方法，包括以下步骤：

1)确定危险程度分类，并选择气体泄漏区域头结点；

2)将整个传感器网络中的每个传感器节点都应用K—邻居节点连通算法，并设置K＝1； 整个传感器网络中的节点分为工作节点和睡眠节点；

3)把整个传感器网络区域划分为若干网格，每个工作节点向自己所处的气体泄漏区域 头结点汇报自己感知状态和自己在网格中覆盖的信息，区域头结点根据接收到的工作节点的 信息，计算工作节点在网格中的区域覆盖范围值D，并且向sink节点发送该结果；经过跟 预先设置的区域覆盖范围的阈值D_th比较之后，如果D<D_th，则sink节点返回一条增加区 域覆盖范围的信息，否则返回不增加区域覆盖范围的信息；最后，区域头结点计算满足 D＜D_th的位置的工作节点；

4)传感器网络进行自我调度；具体为：每一个在网格中且满足区域覆盖范围值D＜D_th的工作节点，向它的1跳睡眠邻居节点发送一条唤醒信息，唤醒信息内容包含{自己的位置， 自己的ID，自己所在的网格坐标}；一旦接收到该唤醒信息，1跳睡眠邻居节点等待其他的 1跳邻居工作节点广播而来的信息，接着，该1跳睡眠邻居节点计算其感知区域范围内的覆 盖范围值；所述感知区域范围为传感器传输半径所覆盖的范围；

5)唤醒睡眠节点，具体过程为：所述步骤4)的睡眠节点将自己的区域覆盖范围值和 它的1跳、2跳睡眠邻居节点的区域覆盖范围值做比较，然后睡眠节点和它的2跳范围内的 睡眠邻居节点通过信息交流，来决定哪些节点对增加区域覆盖范围值有更多的影响；一旦睡 眠节点被唤醒，它将会向其1跳、2跳睡眠邻居节点发送不唤醒的信息；此外，它还将会发 送一个更新覆盖范围的请求给其他的1跳、2跳有着相同的感知区域节点。

前述的步骤1)中，所述危险程度分类是指根据气体类型及其发生泄漏的概率来划分危 险程度，得到气体泄漏后一个个危险程度划分区域，简称气体泄漏区域。

前述的步骤1)中，所述气体泄露区域由边界节点根据边界检测算法确定。

前述的边界检测算法为动态集群目标检测和识别算法。

前述的步骤1)中，选择气体泄漏区域头结点是指选取一个位于气体泄露区域内部并且 通过发送头结点选择信息流后剩余能量最多的节点作为气体泄漏区域头结点。

前述的步骤3)中，每个工作节点根据自己对气体浓度的检测值来判断感知状态，如果 检测值大于事先设定的气体浓度阈值L，则工作节点的感知状态为已感知气体泄露，否则为 不感知。

前述的步骤3)中，区域覆盖范围值D的计算公式为：