风电场无线自主监控网络的数据路由传输控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种风电场无线自主监控网络的数据路由传输控制方法，利用本发明的风电场无线自主监控网络的数据路由传输控制方法，当进行数据传输的节点与目的节点位于不同的子树簇中时，只要存在满足路由条件和能量储备要求的邻节点，则不必要再经过根节点（即网络协调器）进行转发，而直接进行跨树簇的路由传输，有效缩短了路由路径，减少了路由传输延迟，提高了风电场无线自主监控网络的数据传输实时性；并且，本发明方法还通过对邻节点进行能量储备情况判断，避免了跨树簇路由传输时出现因邻节点能量储备不足而无法支持继续进行数据路由传输的情况发生，提升了风电场无线自主监控网络的数据传输安全性。
【专利说明】风电场无线自主监控网络的数据路由传输控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电设备【技术领域】及通信【技术领域】，尤其涉及一种风电场无线自主监控网络的数据路由传输控制方法。
【背景技术】
[0002]随着大型风力发电机(也简称为风电机)容量的迅猛增加，现在风力发电机正在从百千瓦级向兆级发展，机械结构也日趋复杂，不同部件之间的相互联系、耦合也变得更加紧密，一个部件出现故障，将可能引起整个发电过程中断。另外，近年来随着风力发电机的快速发展，其技术的成熟度跟不上风力发电机的发展速度，在媒体上大量出现了关于风力发电机齿轮箱、主轴、叶片的损坏，甚至有风力发电机倒塌的报道。远程监测系统是近20年来发展起来的一门新兴的交叉性技术，这是由于近代机械工业向机电一体化的方向发展，机械设备高度的自动化、智能化、大型化和复杂化，在很多情况下都需要确保工作过程中的安全性与可靠性，因此对其工作的监视日益重要。在这种环境下，在线监测在风力发电机行业得到了飞速的发展。国外在线监测技术发展得比较成熟，有专门用于风力发电机监控设备，例如德国的普鲁夫公司(pruftechnik);在监测服务方面，国外有专门的风力发电机监测服务公司，例如德国的flender公司等。而国内由于风力发电机行业本身起步较晚，因此在线监测系统在国内风力发电机的运用还处于起步状态，大多还停留在布线监控系统技术的基础上，不仅建设、维护成本高，而且存在控制方式单一、监测范围受限的问题。
[0003]无线通信和嵌入式微传感器技术的快速发展促进了无线传感器网络技术(Wireless Sensor Network,缩写为WSN)的崛起。无线传感器网络技术中，应用最为广泛的网络协议就是ZigBee协议，ZigBee协议基于IEEE802.15.4无线标准制定，包括应用层、网络层、安全层等，能够实现网络的自组织和自维护的功能。基于ZigBee技术的无线传感器网络(以下简称ZigBee网络)已在工业控制、工业无线定位、家庭网络、汽车自动化、楼宇自动化、电子消费、医疗设备等多个领域实现广泛应用。Zigbee网络的数据传输方向是双向的，支持3种网络拓扑结构，分别是星形(Star)网络、网状形(Mesh)网络和簇树(Cluster-Tree)网络。其中簇树网络结构适用于大型自主网络。因此，已有基于簇树结构的ZigBee网络技术来构建风电场无线自主监控网络的相关研究，实现对风电场的远程无线监控，以解决目前带线监控的建设维护成本高、控制方式单一、监测范围受限等问题。但具体研究过程中却发现，目前惯用的簇树结构无线传感网络技术难以满足风电场无线自主监控网络的工业应用要求。
[0004]目前惯用的簇树网络采用Cluster-Tree路由协议进行数据路由传输，以一个网络协调器作为中心的根节点，与若干个全功能无线路由器(Full Functional Device,简称FFD)和精简功能无线路由终端(Reduced Function Device,简称RFD)联网构成簇树网络；其中，全功能无线路由器设置于簇树路由路径上，网络协调器和全功能无线路由器都具备路由转发功能；而精简功能无线路由终端设置于簇树路由末端位置，不具备路由转发功能，只能连接一个全功能无线路由器作为其父节点，当需要传输数据时将数据发送给其父节点(即其连接的全功能无线路由器)进行转发；簇树网络中的各个设备不需要存储路由表，按照簇树路由地址分配算法为各个设备分配对应的路由地址。依照Cluster-Tree路由协议的簇树路由地址分配算法，簇树网络中的每个子节点的路由地址，都需要依赖于网络中作为父节点存在的协调器或全功能无线路由器来分配确定；假设，簇树网络中协调器可以携带的最大子节点个数为Cm，全功能无线路由器可以携带的子节点最大个数为Rm，Lm代表簇树网络的最大路由深度，首先作为簇树网络中心的根节点的路由地址为O，若一个作为父节点且路有深度为d的全功能无线路由器为其子节点分配路由地址，该作为父节点的全功能无线路由器的路由地址为Aparait，那么该作为父节点的全功能无线路由器的第k个子节点的路由地址Ak分配为:
[0005]Ak=Aparent+Cskip (d).(k_l)+l;
[0006]该作为父节点的全功能无线路由器所在子树簇中第η个末端节点的路由地址分配为:
[0007]An = Aparent+Cskip (d).Rm+n ；
[0008]其中，Cskip(d)表示该路有深度为d的全功能无线路由器作为父节点时为其子节点分配路由地址的地址空间，具体为:
【权利要求】
1.风电场无线自主监控网络的数据路由传输控制方法，其特征在于，所述风电场无线监控网络中的每个风电机配备一个全功能无线路由器或精简功能无线路由终端，并与一个无线网络协调器构成簇树网络，用以进行风电场无线监控网络中的数据路由传输；其中，无线网络协调器作为簇树网络的根节点，并用于与风电场监控工作站进行数据通信；位于簇树路由路径位置的风电机配备全功能无线路由器，位于簇树路由末端位置的风电机配备精简功能无线路由终端；每个全功能无线路由器和精简功能无线路由终端分别作为簇树网络中的一个路由节点，并按照簇树路由地址分配算法分配有相应的节点地址；同时,每个全功能无线路由器中还存储有预设的功耗阈值Eth以及各自对应的邻节点表，每个全功能无线路由器中存储的邻节点表用于记录其自身周边位置相邻的各邻节点的节点地址； 所述簇树网络中，每个路由节点进行数据路由传输时，根据数据路由传输的目的节点按如下方式进行路由传输控制: 1)将本路由节点的节点地址A与目的节点的节点地址D进行比较；若A=D,则判定本路由节点为目的节点，接收数据并进行处理，跳转至步骤6 ;若A>D，则判定目的节点为本路由节点的前辈节点，执行步骤2 ;若A〈D〈A+Cskip (d)，则判定目的节点为本路由节点的后代节点，执行步骤3 ;若D>A+Cskip (d)，则判定目的节点在本路由节点的后代节点范围之外，执行步骤4 ;其中，d表示在簇树网络中本路由节点的后代节点路由深度，Cskip (d)表示在簇树网络中本路由节点的后代节点按照簇树路由地址分配算法所获得的路由地址分配空间； 2)将数据传输至本路由节点的父节点，跳转至步骤6； 3)将数据传输至本路由节点的子节点，跳转至步骤6； 4)判断本路由节点是否为全功能无线路由器；若本路由节点为全功能无线路由器，则执行步骤5 ;若本路由节点为精简功能无线路由终端，则返回执行步骤2 ; 5)查询本路由节点的邻节点表，将本路由节点的邻节点与目的节点进行比较判断；具体为: 51)从本路由节点的邻节点表中提取一个尚未与目的节点进行比较的邻节点作为当前的比较对象邻节点，记当前的比较对象邻节点的节点地址为AneighbOT，继续执行步骤52 ； 52)将当前的比较对象邻节点的节点地址Aneighto与目的节点的节点地址D进行比较；若AneighbOT=D，则判定当前的比较对象邻节点为目的节点，将数据传输至当前的比较对象邻节点，跳转至步骤 6 ;若 Aneighbor>D 或者 AMighbOT〈D〈AMighbOT+Cskip (dneighbor)，则执行步骤 53 ;若D>Aneighbor+Cskip (dneighbor)，则执行步骤 54 ； 53)本路由节点通过与当前的比较对象邻节点通信，获取当前的比较对象邻节点的路由供电电池的初始电量Etl和当前电量EMighbOT，并计算当前的比较对象邻节点的路由传输功耗系数E
2.根据权利要求1所述的风电场无线自主监控网络的数据路由传输控制方法，其特征在于，所述簇树路由地址分配算法为Cluster-Tree簇树路由地址分配算法。
3.根据权利要求1所述的风电场无线自主监控网络的数据路由传输控制方法，其特征在于，所述功耗阈值Eth的取值范围为_7dbmW ( Eth ( 4dbmW。
【文档编号】H04W84/18GK103442403SQ201310424692
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】王磊, 宋永端, 王弼堃, 陈柳, 王玉兴 申请人:重庆大学