1.一种无线节点监测地下洞室的多层覆盖调度装置,其特征在于,包括:
无线监测单元,包括若干个无线监测节点,所有无线监测节点共同组成多层网络拓扑结构,每层网络拓扑分别用于采集地下洞室中对应部分的数据;
无线传输单元,与所述无线监测单元中的各层网络拓扑相连,接收各层网络拓扑发送的监测数据;
基站节点,与所述无线传输单元相连,接收无线传输单元发送的监测数据;
无线修复节点,当判断出无线监测单元存在覆盖空洞时,被驱使至覆盖空洞处进行再覆盖。
2.根据权利要求1所述的一种无线节点监测地下洞室的多层覆盖调度装置,其特征在于:每层网络拓扑均以剩余能量最小作为约束条件,计算每层网络拓扑中各无线监测节点间的间距。
3.根据权利要求2所述的一种无线节点监测地下洞室的多层覆盖调度装置,其特征在于:所述约束条件为:
每层网络拓扑中各无线监测节点间的间距,采用下述公式计算:
其中,eini为无线监测节点的初始能量;
4.根据权利要求1所述的一种无线节点监测地下洞室的多层覆盖调度装置,其特征在于:所述无线传输单元中包括若干个无线路由节点,各无线路由节点采用由密到疏的分簇覆盖,d(rnm)<…<…d(rnj)<d(rn2)<d(rn1);
当无线监测单元不存在覆盖空洞时,所述无线监测单元、无线传输单元、基站节点之间的数据传输过程为:
某层网络拓扑中的各无线监测节点依次转发自身的监测数据,并通过最后一个无线监测节点发送至与其距离最近的无线路由节点;然后由无线传输单元将监测数据发送至基站节点;
当无线监测单元存在覆盖空洞时,所述无线监测单元、无线修复节点、无线传输单元、基站节点之间的数据传输过程为:
某层网络拓扑中的各无线监测节点依次转发自身的监测数据,并通过最后一个无线监测节点和无线修复节点发送至与其距离最近的无线路由节点;然后由无线传输单元将监测数据发送至基站节点。
5.根据权利要求1所述的一种无线节点监测地下洞室的多层覆盖调度装置,其特征在于:所述无线监测单元中的各层网络拓扑采用轮时调度策略,形成各层网络拓扑按照等分时间进行地下洞室的数据采集,包括以下步骤:
0-t1时间段选择第一层网络拓扑msn1进行地下洞室的数据采集;
t1-t2时间段选择第二层网络拓扑msn2进行地下洞室的数据采集;
……;
ts-1-ts时间段选择第s层网络拓扑msns进行地下洞室的数据采集。
6.根据权利要求1所述的一种无线节点监测地下洞室的多层覆盖调度装置,其特征在于:所述覆盖空洞的判断过程包括:
若所有无线监测节点采集的数据,均能够传输到基站节点,则判断无线网络不存在覆盖黑洞;
若基站节点只能获得部分无线监测节点采集的数据,则判断某无线监测节点sni发生故障,使得无线监测节点{sn1,sn2,...,sni}的数据无法通过无线监测节点sni传输到基站节点,无线网络存在覆盖黑洞。
7.一种无线节点监测地下洞室的多层覆盖调度方法,其特征在于,包括以下步骤:
利用无线监测单元采集地下洞室中的数据,形成监测数据;所述无线监测单元包括若干个无线监测节点,所有无线监测节点共同组成多层网络拓扑结构,每层网络拓扑分别用于采集地下洞室中对应部分的数据;
利用无线传输单元接收各层网络拓扑发送的监测数据;
利用基站节点接收无线传输单元发送的监测数据;
当判断出无线监测单元存在覆盖空洞时,驱使无线修复节点至覆盖空洞处进行再覆盖。
8.根据权利要求7所述的一种无线节点监测地下洞室的多层覆盖调度方法,其特征在于,每层网络拓扑均以剩余能量最小作为约束条件,计算每层网络拓扑中各无线监测节点间的间距;
所述约束条件为:
每层网络拓扑中各无线监测节点间的间距,采用下述公式计算:
其中,eini为无线监测节点的初始能量;
9.根据权利要求7所述的一种无线节点监测地下洞室的多层覆盖调度方法,其特征在于,所述无线传输单元中包括若干个无线路由节点,各无线路由节点采用由密到疏的分簇覆盖,d(rnm)<…<…d(rnj)<d(rn2)<d(rn1);
当无线监测单元不存在覆盖空洞时,所述无线监测单元、无线传输单元、基站节点之间的数据传输过程为:
某层网络拓扑中的各无线监测节点依次转发自身的监测数据,并通过最后一个无线监测节点发送至与其距离最近的无线路由节点;然后由无线传输单元将监测数据发送至基站节点;
当无线监测单元存在覆盖空洞时,所述无线监测单元、无线修复节点、无线传输单元、基站节点之间的数据传输过程为:
某层网络拓扑中的各无线监测节点依次转发自身的监测数据,并通过最后一个无线监测节点和无线修复节点发送至与其距离最近的无线路由节点;然后由无线传输单元将监测数据发送至基站节点。
10.根据权利要求7所述的一种无线节点监测地下洞室的多层覆盖调度方法,其特征在于,所述无线监测单元中的各层网络拓扑采用轮时调度策略,形成各层网络拓扑按照等分时间进行地下洞室的数据采集,包括以下步骤:
0-t1时间段选择第一层网络拓扑msn1进行地下洞室的数据采集;
t1-t2时间段选择第二层网络拓扑msn2进行地下洞室的数据采集;
……;
ts-1-ts时间段选择第s层网络拓扑msns进行地下洞室的数据采集;
所述覆盖空洞的判断过程包括:
若所有无线监测节点采集的数据,均能够传输到基站节点,则判断无线网络不存在覆盖黑洞;
若基站节点只能获得部分无线监测节点采集的数据,则判断某无线监测节点sni发生故障,使得无线监测节点{sn1,sn2,...,sni}的数据无法通过无线监测节点sni传输到基站节点,无线网络存在覆盖黑洞。