一种数据通信方法、装置及系统与流程
本发明涉及数据通信技术领域，具体涉及一种数据通信方法、装置及系统。
背景技术：
相关技术中，在设定的监测区域对某一个目标进行监测时，通常通过人为地手持检测设备进行检测，进而将检测数据录入系统，这种数据收集的方式十分麻烦，效率低下。此外，如何将获得的各种数据进行处理，以便更有效地将各种数据呈现给用户，也是一个问题。
无线传感器网络是由大量无线传感器节点以自组织方式构成的网络，它具有传感器节点密度高、网络拓扑变化频繁以及节点功率、计算能力和数据存储能力有限等特点，使得无线传感器网络在环境监测军事、医疗健康、家庭智能监控和其他商业领域有着广泛的应用前景。然而，现有的无线传感器网络因传感器节点的能量有限，依然存在较多的缺陷。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种数据通信方法、装置及系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
本发明的第一方面实施例提供了一种数据通信方法，包括：
远程数据处理装置从无线传感器网络通信子系统接收采集的数据；
所述远程数据处理装置将接收的数据与预存的标准数据进行比对，以确定接收的数据是否发生异常，在接收到的数据发生异常时，所述远程数据处理装置将异常的数据发送至预先确定的本地设备；
其中，所述无线传感器网络通信模块包括多个负责采集数据的传感器节点和负责汇聚各传感器节点采集的数据的汇聚节点，所述远程数据处理装置与所述汇聚节点建立通讯连接；传感器节点根据到汇聚节点的距离选择直接通信或者间接通信的模式与所述汇聚节点通信，所述直接通信为传感器节点直接将采集的数据发送至所述汇聚节点，所述间接通信为传感器节点将采集的数据发送至下一跳节点，以由下一跳节点转发所述采集的数据，直至该采集的数据发送至汇聚节点。
本实施例基于无线传感器网络技术，实现了数据的无线通信和对数据的实时监测，无需布线，节省人力物力；通过远程数据处理装置与本地设备的交互，可以更有效地更实时地将用户所需的数据呈现给用户。
在一种能够实现的方式中，所述远程数据处理装置从无线传感器网络通信子系统接收采集的数据的步骤之后，该方法还包括：
远程数据处理装置保存接收的数据；
所述远程数据处理装置响应本地设备的访问请求，提供保存的数据的操作界面给所述本地设备；
所述远程数据处理装置响应所述本地设备基于所述操作界面的操作。
在一种能够实现的方式中，该方法还包括：
在接收到的数据发生异常时，所述远程数据处理装置显示报警信息。
本发明的第二方面实施例提供了一种数据通信方法，该方法包括：
无线传感器网络通信子系统采集数据；
所述无线传感器网络通信子系统将采集的数据发送至远程数据处理装置，以由所述远程数据处理装置将所述采集的数据与预存的标准数据进行比对，以确定所述采集的数据是否发生异常，所述远程数据处理装置在所述采集的数据发生异常时，将异常的数据发送至预先确定的本地设备；
其中，所述无线传感器网络通信子系统包括多个负责采集数据的传感器节点和负责汇聚各传感器节点采集的数据的汇聚节点，所述汇聚节点与述远程数据处理装置建立通讯连接；传感器节点根据到汇聚节点的距离选择直接通信或者间接通信的模式与所述汇聚节点通信，所述直接通信为传感器节点直接将采集的数据发送至所述汇聚节点，所述间接通信为传感器节点将采集的数据发送至下一跳节点，以由下一跳节点转发所述采集的数据，直至该采集的数据发送至汇聚节点。
本发明的第三方面实施例提供了一种数据通信装置，该装置包括接收模块、通信模块、处理模块和控制模块，其中：
所述接收模块用于从无线传感器网络通信子系统接收采集的数据；
所述处理模块用于将接收的数据与预存的标准数据进行比对，以确定接收的数据是否发生异常，获取异常的数据；
所述控制模块用于控制所述通信模块将所述异常的数据发送给预先确定的用户终端；
其中，所述无线传感器网络通信子系统包括多个负责采集数据的传感器节点和负责汇聚各传感器节点采集的数据的汇聚节点，所述通信模块用于建立与所述汇聚节点、所述用户终端之间的通讯连接；传感器节点根据到汇聚节点的距离选择直接通信或者间接通信的模式与所述汇聚节点通信，所述直接通信为传感器节点直接将采集的数据发送至所述汇聚节点，所述间接通信为传感器节点将采集的数据发送至下一跳节点，以由下一跳节点转发所述采集的数据，直至该采集的数据发送至汇聚节点。
在本发明第三方面的一种可能实现的模式中，所述装置还包括存储模块，所述存储模块用于保存所述接收的数据。
在本发明第三方面的一种可能实现的模式中，所述控制模块还用于：
响应本地设备的访问请求，控制所述通信模块提供保存的数据的操作界面给所述本地设备；
响应所述本地设备基于所述操作界面的操作。
在本发明第三方面的一种可能实现的模式中，所述装置还包括报警模块，所述报警模块用于在接收的数据发生异常时显示报警信息。
本发明的第四方面实施例提供了一种数据通信系统，所述系统包括远程数据处理装置、无线传感器网络通信子系统和本地设备，所述远程数据处理装置、无线传感器网络通信子系统和本地设备用于执行如上所述的一种数据通信方法。
本发明的有益效果为：基于无线传感器网络技术，实现了数据的无线通信，无需布线，节省人力物力；以及通过远程数据处理装置与本地设备的交互，实现了对数据的处理，以及更有效地将各种数据呈现给用户。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一个示例性实施例的一种数据通信方法的流程示意图；
图2是本发明另一个示例性实施例的一种数据通信方法的流程示意图；
图3是本发明一个示例性实施例的一种数据通信装置的结构示意框图；
图4是本发明一个示例性实施例的一种数据通信系统的结构示意框图。
附图标记：
接收模块1、通信模块2、处理模块3、控制模块4、远程数据处理装置10、无线传感器网络通信子系统20、本地设备30。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本发明的第一方面实施例提供了一种数据通信方法，包括：
s1所述远程数据处理装置从无线传感器网络通信子系统接收采集的数据。
s2所述远程数据处理装置将接收的数据与预存的标准数据进行比对，以确定接收的数据是否发生异常，在接收到的数据发生异常时，所述远程数据处理装置将异常的数据发送至预先确定的本地设备。
其中，所述无线传感器网络通信模块包括多个负责采集数据的传感器节点和负责汇聚各传感器节点采集的数据的汇聚节点，所述远程数据处理装置与所述汇聚节点建立通讯连接；传感器节点根据到汇聚节点的距离选择直接通信或者间接通信的模式与所述汇聚节点通信，所述直接通信为传感器节点直接将采集的数据发送至所述汇聚节点，所述间接通信为传感器节点将采集的数据发送至下一跳节点，以由下一跳节点转发所述采集的数据，直至该采集的数据发送至汇聚节点。
本实施例基于无线传感器网络技术，实现了数据的无线通信，无需布线，节省人力物力；以及通过远程数据处理装置与本地设备的交互，实现了对数据的处理，以及更有效地将各种数据呈现给用户。
在一种能够实现的方式中，所述远程数据处理装置从无线传感器网络通信子系统接收采集的数据的步骤之后，该方法还包括：
远程数据处理装置保存接收的数据；
所述远程数据处理装置响应本地设备的访问请求，提供保存的数据的操作界面给所述本地设备；
所述远程数据处理装置响应所述本地设备基于所述操作界面的操作。
在一种能够实现的方式中，该方法还包括：
在接收到的数据发生异常时，所述远程数据处理装置显示报警信息。
如图2所示，本发明的第二方面实施例提供了一种数据通信方法，该方法包括：
s01无线传感器网络通信子系统采集数据。
s02所述无线传感器网络通信子系统将采集的数据发送至远程数据处理装置，以由所述远程数据处理装置将所述采集的数据与预存的标准数据进行比对，以确定所述采集的数据是否发生异常，所述远程数据处理装置在所述采集的数据发生异常时，将异常的数据发送至预先确定的本地设备；
其中，所述无线传感器网络通信子系统包括多个负责采集数据的传感器节点和负责汇聚各传感器节点采集的数据的汇聚节点，所述汇聚节点与述远程数据处理装置建立通讯连接；传感器节点根据到汇聚节点的距离选择直接通信或者间接通信的模式与所述汇聚节点通信，所述直接通信为传感器节点直接将采集的数据发送至所述汇聚节点，所述间接通信为传感器节点将采集的数据发送至下一跳节点，以由下一跳节点转发所述采集的数据，直至该采集的数据发送至汇聚节点。
如图3所示，本发明的第三方面实施例提供了一种数据通信装置，该装置包括接收模块1、通信模块2、处理模块3和控制模块4，其中：
所述接收模块1用于从无线传感器网络通信子系统接收采集的数据；
所述处理模块3用于将接收的数据与预存的标准数据进行比对，以确定接收的数据是否发生异常，获取异常的数据；
所述控制模块4用于控制所述通信模块2将所述异常的数据发送给预先确定的用户终端；
其中，所述无线传感器网络通信子系统包括多个负责采集数据的传感器节点和负责汇聚各传感器节点采集的数据的汇聚节点，所述通信模块2用于建立与所述汇聚节点、所述用户终端之间的通讯连接；传感器节点根据到汇聚节点的距离选择直接通信或者间接通信的模式与所述汇聚节点通信，所述直接通信为传感器节点直接将采集的数据发送至所述汇聚节点，所述间接通信为传感器节点将采集的数据发送至下一跳节点，以由下一跳节点转发所述采集的数据，直至该采集的数据发送至汇聚节点。
在本发明第三方面的一种可能实现的模式中，所述装置还包括存储模块，所述存储模块用于保存所述接收的数据。
在本发明第三方面的一种可能实现的模式中，所述控制模块4还用于：
响应本地设备的访问请求，控制所述通信模块2提供保存的数据的操作界面给所述本地设备；
响应所述本地设备基于所述操作界面的操作。
在本发明第三方面的一种可能实现的模式中，所述装置还包括报警模块，所述报警模块用于在接收的数据发生异常时显示报警信息。
如图4所示，本发明的第四方面实施例提供了一种数据通信系统，所述系统包括远程数据处理装置10、无线传感器网络通信子系统20和本地设备30，所述远程数据处理装置10、无线传感器网络通信子系统20和本地设备30用于执行如上所述的一种数据通信方法。
在上述实施例的一种数据通信方法、装置及系统中，所述本地设备包括安卓设备、ios设备、个人计算机、嵌入式板卡以及页面客户端中的至少一种。
在上述实施例的一种数据通信方法、装置及系统中，传感器节点根据到汇聚节点的距离选择直接通信或者间接通信的模式与所述汇聚节点通信，具体为：
(1)设距离汇聚节点最近、次近的传感器节点到汇聚节点的距离分别为hmin0、hmin1，设定初始的距离阈值为
(2)每隔一个预设的周期δt0，汇聚节点通过与各传感器节点的数据交互，获取各传感器节点的能量数据和位置数据，并根据所述能量数据和位置数据判断是否满足下列能量条件，若满足，汇聚节点对当前的距离阈值进行上调，并将上调的距离阈值广播至各传感器节点：
式中，i表示到汇聚节点的距离不超过当前的距离阈值的第i个传感器节点，j表示到汇聚节点的距离超过当前的距离阈值的第j个传感器节点，l1为到汇聚节点的距离不超过当前的距离阈值的传感器节点数量，l2为到汇聚节点的距离超过当前的距离阈值的传感器节点数量，pi为所述第i个传感器节点的当前剩余能量，pj为所述第j个传感器节点的当前剩余能量，σ为预设的能量比例阈值，σ的取值范围为)1.25,1.35]。
本实施例设定初始的距离阈值为
本实施例中，能量条件在计算传感器节点的平均剩余能量时筛除了最大剩余能量和最小剩余能量的情况，使得对该平均剩余能量的计算更为准确；该能量条件使得汇聚节点在附件的传感器节点的平均剩余能量相对于远处的传感器节点的平均剩余能量低于一定比例时，及时加大距离阈值，以促使更多的传感器节点来承担数据转发的任务，从而减少原本与汇聚节点直接通信的传感器节点在转发数据方面的压力，进一步有利于避免能量空洞的现象，提高无线传感器网络运行的稳定性。
在一个实施例中，汇聚节点按照下列公式对当前的距离阈值进行上调：
式中，ht′为上调后的距离阈值，ht为上调前的距离阈值，
当ht′达到预设的距离上限或者上调次数达到预设的次数阈值时，停止距离阈值的上调。
本实施例提出了距离阈值的上调公式，该公式以到汇聚节点的距离超过当前的距离阈值的所有传感器节点到汇聚节点的距离的平均值作为距离阈值的增加部分，并以相对剩余能量比与能量比例阈值的比较结果作为影响距离阈值增加部分的影响因素，使得距离阈值的增加能够随着传感器节点的剩余能量的变化而变化，有利于使得上调后的距离阈值更加合适当前的网络情况，保障一定数量的邻居传感器节点加入到与汇聚节点直接通信的传感器节点集合。
在一个实施例中，初始时，传感器节点在相对于其距离汇聚节点更近的邻近传感器节点中，选择距离最近的传感器节点作为下一跳节点；下一跳节点按照设定的周期δt1定时记录自己的当前剩余能量和可用缓存大小，从第二个周期开始，下一跳节点判断是否满足下列预警条件，若满足，下一跳节点向该传感器节点发送反馈数据，该传感器节点收到反馈数据后，在相对于其距离汇聚节点更近的邻近传感器节点中，选择与该下一跳节点距离最近的传感器节点作为新的下一跳：
式中，pw(u)表示下一跳节点w在第u个周期即当前判断周期记录的当前剩余能量，pw(u-1)表示下一跳节点w在第u-1个周期记录的当前剩余能量，u≥2，
本实施例提供了下一跳节点的反馈预警机制，其中创新性地设定了下一跳节点每隔一个周期δt判断自身情况的预警条件。现有技术中通常只是在下一跳节点的当前剩余能量低于最低能量时进行下一跳节点的重新选择，而本实施例中，该预警条件考虑了能耗速率和可用缓存的情况，使得对下一跳节点的实际情况的确定更具鲁棒性和精确性。
本实施例中，该下一跳节点在满足该预警条件时向其上一跳传感器节点发送预警消息，促使收到该预警消息的传感器节点重新选择下一跳节点，有利于降低下一跳节点因为能量消耗过快或者未来缓存不足而丢包的概率，进而提高数据通信的可靠性和效率。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统和终端的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路、数字信号处理器、数字信号处理系统、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于随机存取存储器、只读内存镜像、带电可擦可编程只读存储器或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储系统、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
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