[发明专利]一种在线可充电传感器网络充电调度系统

说明书

本发明涉及一种在线可充电无线传感器网络充电调度系统，包括多个无线充电车，维护站；维护站包括服务队列系统和充电服务系统；服务队列系统接收网络中能量匮乏节点发出的充电请求及其剩余能量信息并将充电请求以服务队列的形式存储在服务队列中，根据排队论按能量匮乏节点的最小存活时间将服务队列划分为多个充电服务子队列并导入充电服务系统；充电服务系统根据各能量匮乏节点的位置信息和剩余能量信息进行优先级度量，实时规划合理的充电路径，使用多个无线充电车对各充电服务子队列中的能量匮乏节点按照充电优先级依次进行充电服务。本发明在保证网络长期运行的前提下，提高了充电车的充电效率和能量利用率，减少了节点的充电等待总时间。

技术领域

本发明属于无线可充电传感器网络技术领域，涉及一种基于Maslows能量需求理论的无线可充电传感器网络充电调度系统。

背景技术

无线传感器网络由数百个同构和异构的小型传感器节点组成，可以监控和捕获目标的物理参数，但是传统能量有限的电源成为无线传感器网络发展的瓶颈。为了解决能源的问题，具有能量收集技术的传感网络：无线可充电传感器网络(Wireless RechargeableSensorNetwork，WRSN)应运而生。一个典型的WRSN应该包括以下几个部分：维护站、无线充电车(Wireless Charging Vehicle，WCV)、若干个传感器节点。维护站充当数据收集中心和能量源，给无线充电车提供能量，充电车从维护站出发根据调度策略为节点补充能量，然后返回维护站补充能量开始下一轮的充电任务。

充电车的充电调度方法一直是研究的热门问题，很多学者提出了相关的解决方案，但是大多数的研究都是采用周期充电的方式即每个充电车都有固定的充电时间表，需要对节点的剩余能量和工作状态进行预测。但是在实际运行的WRSN中，事件是随机发生的，传感器节点的能量消耗也是随机的，难以对其剩余能量和工作状态进行预测，因此导致充电的成本非常高昂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种在线可充电传感器网络充电调度系统，该可以实现对无线充电车充电路径的优化，减小传感器节点的充电等待时间。

为了解决上述技术问题，本发明的在线可充电传感器网络充电调度系统包括多个无线充电车，维护站；其特征在于所述的维护站包括服务队列系统和充电服务系统；服务队列系统接收网络中能量匮乏节点，即能量低于设定阈值的传感器节点发出的充电请求及其剩余能量信息，并将各充电请求以服务队列的形式存储在服务队列中，然后根据排队论按能量匮乏节点的最小存活时间将服务队列划分为多个充电服务子队列并将多个充电服务子队列导入充电服务系统；充电服务系统根据各能量匮乏节点的位置信息和剩余能量信息进行优先级度量，实时规划合理的充电路径，使用多个无线充电车对各充电服务子队列中的能量匮乏节点按照充电优先级依次进行充电服务。

所述的服务队列系统根据能量匮乏节点的位置信息计算各能量匮乏节点到一台无线充电车的最短距离。然后计算该无线充电车遍历所有能量匮乏节点时的最短路径L_min，并计算出预计完成充电的时间T_C，将服务队列分为个充电服务子队列；每台无线充电车为一个充电服务子队列对应的多个能量匮乏节点进行充电服务：

T_c＝L_min/v_c

其中v_c为无线充电车的移动速度；L_s为充电服务子队列的平均队长；ρ为充电服务强度，ρ＜1；μ为无线充电车的服务率；λ为能量匮乏节点发出充电请求的平均时间间隔的倒数；W_s为能量匮乏节点在充电服务子队列中的逗留时间；S₀^k中的0代表充电周期为初始周期，k表示时间间隔个数，S₀^k代表各个充电间隔的时长之和；