[发明专利]基于负载动态平衡的无线监测系统及监测方法

摘要

本发明公开了一种基于负载动态平衡的无线监测系统及监测方法，所述监测系统包括监控中心、光纤、传输基站、多个网关节点、多个感应节点。感应节点可以属于一个网关节点也可以属于多个网关节点。本发明在通信前利用网关节点的负载均衡分配感应节点到相应的网关节点，在通信后利用网关节点的剩余能量和负载均衡动态分配感应节点到相应的网关节点，本发明方法与固定分簇方法相比，可以实现负载均衡、网络寿命长、通信迅速的目的。本发明在无线监测领域具有广泛的应用前景。

主权项

1.一种基于负载动态平衡的无线监测方法，其特征在于，包括步骤：1)根据监测区域实际情况部署M1个网关节点、N个感应节点、以及若干个传输基站；2)网关节点周期性地发送包括ID信息的自身信息，感应节点接收到相应的信息，根据自身的通信半径r以及网关节点的ID信息进行计算得到自身通信半径范围内的网关节点；3)感应节点发送包括负载信息的自身信息，网关节点接收到相应信息，对信息进行融合计算，感应节点根据数据处理结果首次被分配到相应的网关节点；4)感应节点监测周围信息，感应到相应的信息，发送到相应的网关节点，网关节点对信息进行处理后转发到传输基站，传输基站将信息通过光纤传送到监控中心，监控中心对信息进行处理；5)感应节点根据网关节点的剩余能量和负载能力动态分配到相应的网关节点；6)重复进行步骤4)及5)，其中步骤3)包括以下步骤：3‑1)感应节点和网关节点初始能量分别为Es和Eg，感应节点的初始负载设为W，感知半径均为r，感应节点接收到网关节点发送来的ID信息，计算出网关节点与感应节点的距离为l，如果l＜r，则感应节点属于该网关节点，依次计算不同感应节点与网关节点的距离，得到不同感应节点属于哪些网关节点；3‑2)对于只属于网关节点a的感应节点集合，分配这些感应节点到网关节点a；3‑3)计算不同感应节点对网关节点a的总负载为其中P_s(a)表示不同感应节点对于网关节点a的负载贡献概率，为第s个感应节点属于网关节点个数的倒数，0≤P_s(a)≤1，第s个感应节点只属于网关节点a时P_s(a)＝1，第s个感应节点不属于网关节点a时P_s(a)＝0；3‑4)依次计算M₁个网关节点的总负载3‑5)感应节点b比较这M1个节点的总负载，选择总负载最小的网关节点m加入；3‑6)更新网关节点m的总负载，为dm＝dm+W‑Pb(m)*W；3‑7)更新其他M1‑1个网关节点的总负载为dx′＝dx‑Px(m)*W，其中，(x＝1,2......M1)∪(x≠m)；3‑8)其他属于多个网关节点的感应节点比较自己所在不同网关节点对应的距离d，选择最小的距离d对应的网关节点加入；3‑9)按照步骤3‑1)～3‑8)的方法得到其他属于多个网关节点的感应节点最终选择的网关节点，直到所有感应节点分配完毕。