[发明专利]一种传感器网络故障主动感知方法及系统

说明书

本发明公开了一种传感器网络故障主动感知方法及系统，根据分簇后的节点生成的拓扑图构建簇区内的拓扑结构的多叉树，各叶子节点以共识机制依次判定当前正在进行通信的叶子节点是否为故障节点，标记故障节点并重新生成不含有故障节点的子树，以共识机制通过分簇簇区中形成的多叉树，提升了无线传感器网络中各个分区采集的数据质量的稳定性，由于判断故障区域限定于各个多叉树的子树中，故极大的减小了能源的耗损，相对于其他的全区域的故障感知排除故障节点的方法提升了网络存活时间，并且通过基站可以大致的了解哪些区域出现了故障节点，从而快速定位故障节点存在的区域。

技术领域

本公开涉及传感器网络、设备故障诊断领域，具体涉及一种传感器网络故障主动感知方法及系统。

背景技术

在传统的无线传感器网络或者其他的层次型拓扑的传感器中，由于其网络分簇路由特性，簇头节点的能量损耗较快且无法补充，导致网络的寿命比正常的有线网络传输的传感器短，而且由于布设无线传感器网络节点的位置都是随机的，所以一般很难知道其固定位置，甚至由于分簇型网络的特性，某些分簇区域内部，节点大量损坏难以被检测并感知，从而导致恶性循环，使得整个网络的使用寿命进一步缩短，并且网络数据监测的可靠性降低，因此，需要提供一种方法，用于在这种分簇型的无线传感器网络拓扑环境中快速的感知节点的损坏情况，以方便维护人员和用户大致的了解当前无线传感器网络的故障率，以做出应对以提高数据监测质量和提升网络的使用寿命，在必要时，可以大致定位损坏区域以增加节点，以达到间接的修复网络感知通信的效果。

发明内容

本公开提供一种传感器网络故障主动感知方法及系统，根据分簇后的节点生成的拓扑图构建簇区内的拓扑结构的多叉树，将各个簇头节点作为多叉树中各个子树的根节点，将普通节点作为各个子树的叶子节点，当多叉树中的各个子树的根节点与叶子节点进行通信时，各叶子节点以共识机制依次判定当前正在进行通信的叶子节点是否为故障节点，如果叶子节点是故障节点时，当前子树的根节点发送包括故障节点编号的消息到汇聚节点并传输到基站，同时标记故障节点并重新生成不含有故障节点的子树。

本公开的目的是针对上述问题，提供一种传感器网络故障主动感知方法及系统，具体包括以下步骤：

S100：初始化无线传感器网络并将网络进行分簇；

S200：根据分簇后的无线传感器网络节点生成的拓扑图构建簇区内的拓扑结构的多叉树，将各个簇头节点作为多叉树中各个子树的根节点，将普通节点作为各个子树的叶子节点；

S300：当多叉树中的各个子树的根节点与叶子节点进行通信时，各叶子节点以共识机制依次判定当前正在进行通信的叶子节点是否为故障节点；

S400：如果叶子节点是故障节点时，当前子树的根节点发送包括故障节点编号的消息到汇聚节点并传输到基站，同时标记故障节点并重新生成不含有故障节点的子树。

进一步地，在S100中，在一个固定区域中(例如100X80的区域)随机布置好无线传感器网络，通过LEACH算法或HEED算法初始化无线传感器网络将网络进行分簇为层次结构，即分簇后的无线传感网络包括至少一个基站、一个或多个汇聚节点、一个或多个簇头节点、一个或多个普通节点。

进一步地，在S200中，所述多叉树为多叉树数据结构，多叉树的根节点为基站，根节点的下一级节点为汇聚节点；每个汇聚节点连接到多叉树中各个子树的根节点，子树的根节点即簇头节点，叶子节点为普通节点。