专利名称：一种无线传感器网络数据收集方法及装置的制作方法
技术领域：
本申请涉及传感器技术领域，特别是涉及一种无线传感器网络数据收集方法及装置。
背景技术：
周期性的环境监测是无线传感器网络的典型应用之一，例如监测河流湖泊的水质，观测果园菜棚里的微环境气候变化等。组成网络的每个传感器节点作为一个观测点，以固定的信号采样速率测量环境参数，将采集的数据上报汇聚节点。上报过程中不做数据融合处理，汇聚节点记录每个传感器节点上报的数据序列，从而为应用提供全面、完整的数据查询服务。从一方面来看，如果网络中传感器节点的数目很多，并且传感器的采样速率很高， 所有节点环境观测所形成的数据量将很大。由于传感器节点的能量有限、通信能力较低，每个传感器节点完整上报所采集的数据，将给整个网络带来极大的负担。另一方面来看，任何测量都会出现误差，并且应用本身也对误差有一定的容忍度。因此，无线传感器网络可以采取如下规则进行数据收集。如果传感器当前采集数据与最近一次上报数据的差异在一个合理的误差限度内，传感器不上报当前数据。如果基站没有收到传感器上报的数据，即认为传感器观测的数据没有发生变化。事实上，误差限度不仅决定了数据质量，同时也决定了网络流量的大小。如果误差限度越小，那么传感器上报的数据就越多；相反，如果误差限度越大，那么传感器上报的数据就越少。因此如何在避免网络拥塞和改善数据质量之间找到一个合理的平衡点是当前无线传感器网络中亟待解决的一个问题。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种无线传感器网络数据收集方法及装置，该方法可以动态调整误差限度，从而可以调节传感器节点的待上报数据的生成速率，以实现在避免网络拥塞和改善数据质量之间可以找到一个合理的平衡点。为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下一种无线传感器网络数据收集方法，包括判断传感器节点当前采集的测量数据与该传感器节点最近一次上报的数据的差值的绝对值是否大于误差限度值；如果是，将所述测量数据作为一个待上报数据，并放入到一个缓冲区队列中，同时计算所述测量数据的产生速率；如果否，将所述测量数据丢弃；将所述产生速率分别与预设上限速率、预设下限速率进行比较；当所述产生速率>所述预设上限速率时，计算误差限度值的增大速率，按照所述增大速率调整误差限度值；当所述产生速率< 所述预设下限速率时，计算误差限度值的减小速率，按照所述减小速率调整误差限度值。
权利要求
1.一种无线传感器网络数据收集方法，其特征在于，包括 判断传感器节点当前采集的测量数据与该传感器节点最近一次上报的数据的差值的绝对值是否大于误差限度值； 如果是，将所述测量数据作为一个待上报数据，并放入到一个缓冲区队列中，同时计算所述测量数据的产生速率；如果否，将所述测量数据丢弃； 将所述产生速率分别与预设上限速率、预设下限速率进行比较； 当所述产生速率之所述预设上限速率时，计算误差限度值的增大速率，按照所述增大速率调整误差限度值；当所述产生速率< 所述预设下限速率时，计算误差限度值的减小速率，按照所述减小速率调整误差限度值。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述测量数据的产生速率为V，V =- -—(1_其中表示当前测量数据生成的时刻，I1表示最近一次待 V0M测量数据生成的时刻，Vtjld表示时刻I1时计算得到的测量数据的产生速率，α (O < a ^ I)是权重因子。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，计算误差限度值的增大速率，按照所述增大速率调整所述误差限度值，具体为 当所述缓冲区队列的长度发生变化时，按照Q= α · Q+(I-COQtjld，计算缓冲区队列的长度，其中Q表示缓冲区队列的长度，Qtjld表示上一次缓冲区队列发生变化时计算得到的队列长度，α (O < α彡I)是权重因子； 将(1+\)作为误差限度值的增大速率，所述4 + 其中L是缓冲区队列总长度，S是初始调整因子； 按照E’ = (l+δ^Ε计算增大后的误差限度值，其中Ε’为增大后的误差限度值，E为增大前的误差限度值。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，计算误差限度值的减小速率，按照所述减小速率调整所述误差限度值，具体为 当所述缓冲区队列的长度发生变化时，按照Q= α · Q+(I-COQtjld，计算缓冲区队列的长度，其中Q表示缓冲区队列的长度，Qtjld表示上一次缓冲区队列发生变化时计算得到的队列长度，α (O < α彡I)是权重因子； 将(I-S2)作为误差限度值的减小速率，所述4其中L是缓冲区队列总长度，S是初始调整因子； 按照E”= (I-δ2)Ε计算减小后的误差限度值，其中Ε”为减小后的误差限度值，E为减小前的误差限度值。
5.根据权利要求3和4所述的方法，其特征在于，所述缓冲区队列的长度发生变化，包括缓冲区队列中加入了新的测量数据，或者位于缓冲区队列中第一位的待上报数据被发送。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述产生速率与预设最低速率进行比较，并且当所述产生速率< 最低速率时，计算误差限度值的减小速率，按照所述减小速率调整所述误差限度值。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在按照所述增加速率调整所述误差限度之前，进一步包括 设置第一概率为Pi,设置第二概率为Pd，并且将第一概率Pi和第二概率Pd的初始值设置为O. 5 ； 当所述产生速率>=所述预设上限速率时，将第二概率Pd重置为O. 5，生成一个随机数x，0 < X < I，并判断所述随机数X是否小于等于所述第一概率Pi ； 如果是，则按照所述增加速率调整所述误差限度；如果否，则按照Pi ‘= Pi+O. 5k+1增大第一概率Pi的大小，其中=Pi ‘为增大后第一概率，k = Ioga5(I-Pi)； 当所述产生速率<所述预设下限速率时，或所述产生速率<最低速率时，将第一概率Pi重置为O. 5，生成一个随机数y，0 < y < I ;并判断所述随机数y是否小于等于所述第二概率Pd ； 如果是，则按照所述减小速率调整所述误差限度；如果否，则按照Pd ‘= Pd+0. 5k+1增大第二概率Pd的大小，其中=Pd ‘为增大后第一概率，k = Iog0.5 (I-Pd)。
8.一种无线传感器网络数据收集装置，其特征在于，包括 判断单元，用于判断传感器节点当前采集的测量数据与该传感器节点最近一次上报的数据的差值是否超出误差限度值； 待上报数据生成单元，用于当所述判断单元的判断结果为是时，将所述测量数据作为一个待上报数据，并放入到一个缓冲区队列中； 产生速率计算单元，用于计算所述测量数据的产生速率； 第一比较单元，用于所述将产生速率计算单元计算得到的产生速率分别与预设上限速率、预设下限速率进行比较； 速率计算单元，用于当所述第一比较单元的比较结果为产生速率之预设上限速率时，计算误差限度值的增大速率，当所述第一比较单元的比较结果为产生速率 < 预设下限速率时，计算误差限度值的减小速率； 误差限度调整单元，用于按照所述速率计算单元计算得到的增大速率或减小速率调整误差限度值。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，进一步包括 第二比较单元，用于将所述产生速率计算单元计算得到的产生速率与预设最低速率进行比较；并且所述速率计算单元还用于当所述第二比较单元的比较结果为产生速率<预设最低速率时，计算误差限度值的减小速率。
10.根据权利要求8或9所述装置，其特征在于，进一步包括 概率设置单元，用于设置第一概率为Pi,设置第二概率为Pd，并且将第一概率Pi和第二概率Pd的初始值设置为O. 5 ； 随机数生成单元，用于生成一个随机数X或y，其中0<x<l,0<y<l; 判断单元，用于当所述产生速率> =所述预设上限速率时，判断所述随机数X是否小于等于所述第一概率Pi ;或者当所述产生速率<所述预设下限速率时，或所述产生速率<最低速率时，判断所述随机数I是否小于等于所述第二概率Pd ；概率调整单元，用于当所述随机数X大于所述第一概率Pi,增大第一概率Pi的大小，或者当 所述随机数I大于所述第二概率Pd时，则增大第二概率Pd的大小。
全文摘要
本申请公开了一种无线传感器网络数据收集方法及装置，该方法包括判断当前采集的测量数据与最近一次上报的数据的差值是否超出误差限度值；当所述差值超过误差限度值，则将测量数据作为一个待上报数据，并放入到一个缓冲区队列中，同时计算该测量数据的产生速率；然后再将该产生速率分别与预设上限速率、预设下限速率进行比较；根据比较结果计算误差限度值的调整速率，并按照计算得到的调整速率调整误差限度值。该方法可以动态调整误差限度，从而可以调节传感器节点的待上报数据的生成速率，以实现在避免网络拥塞和改善数据质量之间可以找到一个合理的平衡点。
文档编号H04L12/861GK102905313SQ20111021237
公开日2013年1月30日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者邓瀚林, 黄河清, 李磊, 沈杰, 刘海涛 申请人:无锡物联网产业研究院