物联网的去中心传感器网络构建方法及系统与流程
本发明属于物联网技术领域，具体涉及物联网的去中心传感器网络构建方法及系统。
背景技术：
物联网(internetofthings，简称iot)是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。
近年来，通过网络取得从多个传感器节点得到的传感数据的传感器网络系统(sensornetworksystem)的技术正在发展之中。传感器网络系统在离开传感器节点的场所的计算机或装置中，通过网络使用多个传感器节点取得的信息。
在传感器网络系统中，将多个传感器节点取得的信息经由中继站或基站发送至服务器计算机等，服务器计算机收集各传感器节点的信息。在这样构成的传感器网络系统中，若一个传感器节点发送的信息量变得过大，则传送信息的中继站或基站的处理负荷变得过大，可能发生变得不能收集其它传感器节点的信息等障碍。
专利号为cn201810360193.xa的专利公开了一种去中心化的物联网数据交易系统，该系统基于区块链网络实现，物联网数据供给方将可交易数据的信息通过智能合约发布到区块链网络，基于智能合约实现自动点对点数据交易，数据供给方获取数字凭证后交付数据，系统将执行结果记录在区块链账本中。其中，数据供给方只作为数据提供者的角色，数据需求方只作为数据需求者的角色，在区块链网络上均不作为记账节点。本发明提出的去中心化的物联网数据交易系统是一种基于区块链技术的高效率、高质量、短周期的物联网数据交易方法，可实现用户(终端设备)产生的物联网数据安全、有偿、快速地被需求方使用，达到通过技术手段保证数据供需双方的公平以及物联网数据合法合规使用的目的。
其通过将物联网和区块链的去中心技术尽心结合，实现了一种新的交易方法，但该去中心网络只能进行数据交易。同时，在物联网的结构发生变化时，无法实时地调整去中心网络，导致维护成本增大，适用性降低。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供物联网的去中心传感器网络构建方法及系统，其通过将物联网进行多层次分层，分层后的物联网将更好进行功能维护，当需要添加新的功能、减少功能或者更改功能时，都能自动进行调整；同时通过对分层后的网络中的数据进行调度，提升了物联网与运行的效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
物联网的去中心传感器网络构建方法，所述方法执行以下步骤：
步骤1：将物联网中的多个传感器网络簇彼此互联，构成去中心网络簇；所述传感器网络簇包括两类：使用网络簇和空置网络簇；所述传感器网络簇中包括：簇首节点，簇内节点和新节点；所述传感器网络簇中的每个簇内节点之间彼此互联，构成簇内内网，簇首节点彼此互联，构成簇内外网；簇内内网和簇内外网之间信号连接；所述新节点中包括：簇内节点和簇首节点；新节点中的簇内节点，将自动加入簇内内网，构成簇内内网的一个节点，新节点中的簇首节点，将自动加入簇内外网，构成簇内外网的一个节点；所述使用网络簇包括：簇首节点、簇内节点和新节点；所述空置网络簇只包括：簇首节点和新节点；
步骤2：当物联网的功能发生变化时，发送控制命令至物联网的传感器网络簇的节点，通过对节点的功能更改，实现物联网的功能变化；
步骤3：遍历物联网中的所有簇内节点、簇首节点和新节点，进行节点数据调度。
进一步的，所述簇首节点为具有路由转发功能的全功能节点，是骨干网的组成部分；簇内节点为不具有路由转发功能的部分功能节点，用于数据采集；新节点为没有标记为簇首节点也没有标记为簇内节点的全功能节点或者部分功能节点；部分功能节点不具有路由转发功能。
进一步的，所述步骤2包括：当物联网的功能发生变化时，根据功能发生变化的情况，生成控制命令；所述功能发生变化的情况包括：物联网功能新增、物联网功能减少和物联网功能变更；当物联网功能新增时，生成新增控制命令至物联网的传感器网络簇中的空置网络簇，空置网络簇根据接收到的新增控制命令，将新节点中的部分节点转换为簇内节点；当物联网功能减少时，生成减少控制命令至物联网的传感器网络簇中的使用网络簇，使用网络簇根据接收到的减少控制命令，将簇内节点中的部分节点转换为新节点；当物联网功能变更时，生成变更控制命令至物联网的传感器网络簇中的使用网络簇，使用网络簇根据接收到的使用控制命令，将簇内节点中的部分节点转换为新节点，将新节点中的部分节点转换为簇内节点。
进一步的，所述步骤3：遍历物联网中的所有簇内节点、簇首节点和新节点，进行节点数据调度的方法包括：根据去中心网络簇构建节点传输层次图；根据预设的调度区域构建规则与感知复用率从最高层节点开始构建调度区域，其中，在所述预设的调度区域构建规则中，调度点优先为所述调度区域中的簇内外网节点，簇内内网节点都选择所述调度点之后，并且所述簇内外网节点的非调度点优先选择候选父节点作为所述调度点，其次将邻居节点作为所述调度点，其中，数据只在一个调度点压缩处理一次，处理后的数据在传向父节点的路径中不以作为所述调度点的节点为中继节点；以及根据所述调度区域发送去中心网络簇数据，其中，所述调度点和独立点在传递数据的过程中优先选择非调度点作为中继节点，再选择剩余能量高的节点作为所述中继节点。
进一步的，所述感知复用率的计算公式为：
一种物联网的去中心传感器网络构建系统，所述系统包括：多个传感器网络簇；多个传感器网络簇彼此互联，构成去中心网络簇；所述传感器网络簇包括两类：使用网络簇和空置网络簇；所述传感器网络簇中包括：簇首节点，簇内节点和新节点；所述传感器网络簇中的每个簇内节点之间彼此互联，构成簇内内网，簇首节点彼此互联，构成簇内外网；簇内内网和簇内外网之间信号连接；所述新节点中包括：簇内节点和簇首节点；新节点中的簇内节点，将自动加入簇内内网，构成簇内内网的一个节点，新节点中的簇首节点，将自动加入簇内外网，构成簇内外网的一个节点；所述使用网络簇包括：簇首节点、簇内节点和新节点；所述空置网络簇只包括：簇首节点和新节点；当物联网的功能发生变化时，发送控制命令至物联网的传感器网络簇的节点，通过对节点的功能更改，实现物联网的功能变化；遍历物联网中的所有簇内节点、簇首节点和新节点，进行节点数据调度。
进一步的，所述簇首节点为具有路由转发功能的全功能节点，是骨干网的组成部分；簇内节点为不具有路由转发功能的部分功能节点，用于数据采集；新节点为没有标记为簇首节点也没有标记为簇内节点的全功能节点或者部分功能节点；部分功能节点不具有路由转发功能。
进一步的，所述当物联网的功能发生变化时，根据功能发生变化的情况，生成控制命令；所述功能发生变化的情况包括：物联网功能新增、物联网功能减少和物联网功能变更；当物联网功能新增时，生成新增控制命令至物联网的传感器网络簇中的空置网络簇，空置网络簇根据接收到的新增控制命令，将新节点中的部分节点转换为簇内节点；当物联网功能减少时，生成减少控制命令至物联网的传感器网络簇中的使用网络簇，使用网络簇根据接收到的减少控制命令，将簇内节点中的部分节点转换为新节点；当物联网功能变更时，生成变更控制命令至物联网的传感器网络簇中的使用网络簇，使用网络簇根据接收到的使用控制命令，将簇内节点中的部分节点转换为新节点，将新节点中的部分节点转换为簇内节点。
进一步的，所述遍历物联网中的所有簇内节点、簇首节点和新节点，进行节点数据调度的方法包括：根据去中心网络簇构建节点传输层次图；根据预设的调度区域构建规则与感知复用率从最高层节点开始构建调度区域，其中，在所述预设的调度区域构建规则中，调度点优先为所述调度区域中的簇内外网节点，簇内内网节点都选择所述调度点之后，并且所述簇内外网节点的非调度点优先选择候选父节点作为所述调度点，其次将邻居节点作为所述调度点，其中，数据只在一个调度点压缩处理一次，处理后的数据在传向父节点的路径中不以作为所述调度点的节点为中继节点；以及根据所述调度区域发送去中心网络簇数据，其中，所述调度点和独立点在传递数据的过程中优先选择非调度点作为中继节点，再选择剩余能量高的节点作为所述中继节点。
进一步的，所述感知复用率的计算公式为：
本发明的物联网的去中心传感器网络构建方法及系统，具有如下有益效果：
其通过将物联网进行多层次分层，分层后的物联网将更好进行功能维护，当需要添加新的功能、减少功能或者更改功能时，都能自动进行调整；同时通过对分层后的网络中的数据进行调度，提升了物联网与运行的效率。主要通过以下过程实现：
1.物联网的多层次分层：本发明将物联网进行多层次分层，多个传感器网络簇构成一个层次的网络，在其中还有簇内内网和簇内外网，构成令一个层次的网络，针对每个层次的网络进行管理，可以提升物联网管理的效率；
2.物联网功能的自更新：本发明的物联网可以根据实际需要，自行更新物联网的功能，功能更新包括：新增功能、删减功能和功能替换，提升了物联网的灵活性，适得其适用性更广；
3.物联网数据调度：本发明根据去中心网络簇构建节点传输层次图；根据预设的调度区域构建规则与感知复用率从最高层节点开始构建调度区域，从而来是的物联网之间的数据交换效率更高，进一步提升物联网的运行效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的物联网的去中心传感器网络构建方法的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，物联网的去中心传感器网络构建方法，所述方法执行以下步骤：
步骤1：将物联网中的多个传感器网络簇彼此互联，构成去中心网络簇；所述传感器网络簇包括两类：使用网络簇和空置网络簇；所述传感器网络簇中包括：簇首节点，簇内节点和新节点；所述传感器网络簇中的每个簇内节点之间彼此互联，构成簇内内网，簇首节点彼此互联，构成簇内外网；簇内内网和簇内外网之间信号连接；所述新节点中包括：簇内节点和簇首节点；新节点中的簇内节点，将自动加入簇内内网，构成簇内内网的一个节点，新节点中的簇首节点，将自动加入簇内外网，构成簇内外网的一个节点；所述使用网络簇包括：簇首节点、簇内节点和新节点；所述空置网络簇只包括：簇首节点和新节点；
步骤2：当物联网的功能发生变化时，发送控制命令至物联网的传感器网络簇的节点，通过对节点的功能更改，实现物联网的功能变化；
步骤3：遍历物联网中的所有簇内节点、簇首节点和新节点，进行节点数据调度。
采用上述技术方案，本发明通过将物联网进行多层次分层，分层后的物联网将更好进行功能维护，当需要添加新的功能、减少功能或者更改功能时，都能自动进行调整；同时通过对分层后的网络中的数据进行调度，提升了物联网与运行的效率。主要通过以下过程实现：
1.物联网的多层次分层：本发明将物联网进行多层次分层，多个传感器网络簇构成一个层次的网络，在其中还有簇内内网和簇内外网，构成令一个层次的网络，针对每个层次的网络进行管理，可以提升物联网管理的效率；
2.物联网功能的自更新：本发明的物联网可以根据实际需要，自行更新物联网的功能，功能更新包括：新增功能、删减功能和功能替换，提升了物联网的灵活性，适得其适用性更广；
3.物联网数据调度：本发明根据去中心网络簇构建节点传输层次图；根据预设的调度区域构建规则与感知复用率从最高层节点开始构建调度区域，从而来是的物联网之间的数据交换效率更高，进一步提升物联网的运行效率
实施例2
在上一实施例的基础上，所述簇首节点为具有路由转发功能的全功能节点，是骨干网的组成部分；簇内节点为不具有路由转发功能的部分功能节点，用于数据采集；新节点为没有标记为簇首节点也没有标记为簇内节点的全功能节点或者部分功能节点；部分功能节点不具有路由转发功能。
实施例3
在上一实施例的基础上，所述步骤2包括：当物联网的功能发生变化时，根据功能发生变化的情况，生成控制命令；所述功能发生变化的情况包括：物联网功能新增、物联网功能减少和物联网功能变更；当物联网功能新增时，生成新增控制命令至物联网的传感器网络簇中的空置网络簇，空置网络簇根据接收到的新增控制命令，将新节点中的部分节点转换为簇内节点；当物联网功能减少时，生成减少控制命令至物联网的传感器网络簇中的使用网络簇，使用网络簇根据接收到的减少控制命令，将簇内节点中的部分节点转换为新节点；当物联网功能变更时，生成变更控制命令至物联网的传感器网络簇中的使用网络簇，使用网络簇根据接收到的使用控制命令，将簇内节点中的部分节点转换为新节点，将新节点中的部分节点转换为簇内节点。
具体的，物联网(internetofthings，简称iot)是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。
实施例4
在上一实施例的基础上，所述步骤3：遍历物联网中的所有簇内节点、簇首节点和新节点，进行节点数据调度的方法包括：根据去中心网络簇构建节点传输层次图；根据预设的调度区域构建规则与感知复用率从最高层节点开始构建调度区域，其中，在所述预设的调度区域构建规则中，调度点优先为所述调度区域中的簇内外网节点，簇内内网节点都选择所述调度点之后，并且所述簇内外网节点的非调度点优先选择候选父节点作为所述调度点，其次将邻居节点作为所述调度点，其中，数据只在一个调度点压缩处理一次，处理后的数据在传向父节点的路径中不以作为所述调度点的节点为中继节点；以及根据所述调度区域发送去中心网络簇数据，其中，所述调度点和独立点在传递数据的过程中优先选择非调度点作为中继节点，再选择剩余能量高的节点作为所述中继节点。
具体的，物联网(iot，internetofthings)即“万物相连的互联网”，是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，it行业又叫：泛互联，意指物物相连，万物万联。由此，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
实施例5
在上一实施例的基础上，所述感知复用率的计算公式为：
实施例6
一种物联网的去中心传感器网络构建系统，所述系统包括：多个传感器网络簇；多个传感器网络簇彼此互联，构成去中心网络簇；所述传感器网络簇包括两类：使用网络簇和空置网络簇；所述传感器网络簇中包括：簇首节点，簇内节点和新节点；所述传感器网络簇中的每个簇内节点之间彼此互联，构成簇内内网，簇首节点彼此互联，构成簇内外网；簇内内网和簇内外网之间信号连接；所述新节点中包括：簇内节点和簇首节点；新节点中的簇内节点，将自动加入簇内内网，构成簇内内网的一个节点，新节点中的簇首节点，将自动加入簇内外网，构成簇内外网的一个节点；所述使用网络簇包括：簇首节点、簇内节点和新节点；所述空置网络簇只包括：簇首节点和新节点；当物联网的功能发生变化时，发送控制命令至物联网的传感器网络簇的节点，通过对节点的功能更改，实现物联网的功能变化；遍历物联网中的所有簇内节点、簇首节点和新节点，进行节点数据调度。
具体的，在一个分布有众多节点的系统中，每个节点都具有高度自治的特征。节点之间彼此可以自由连接，形成新的连接单元。任何一个节点都可能成为阶段性的中心，但不具备强制性的中心控制功能。节点与节点之间的影响，会通过网络而形成非线性因果关系。这种开放式、扁平化、平等性的系统现象或结构，我们称之为去中心化。
随着主体对客体的相互作用的深入和认知机能的不断平衡、认知结构的不断完善，个体能从自我中心状态中解除出来，称之为去中心化。
实施例7
在上一实施例的基础上，所述簇首节点为具有路由转发功能的全功能节点，是骨干网的组成部分；簇内节点为不具有路由转发功能的部分功能节点，用于数据采集；新节点为没有标记为簇首节点也没有标记为簇内节点的全功能节点或者部分功能节点；部分功能节点不具有路由转发功能。
实施例8
在上一实施例的基础上，所述当物联网的功能发生变化时，根据功能发生变化的情况，生成控制命令；所述功能发生变化的情况包括：物联网功能新增、物联网功能减少和物联网功能变更；当物联网功能新增时，生成新增控制命令至物联网的传感器网络簇中的空置网络簇，空置网络簇根据接收到的新增控制命令，将新节点中的部分节点转换为簇内节点；当物联网功能减少时，生成减少控制命令至物联网的传感器网络簇中的使用网络簇，使用网络簇根据接收到的减少控制命令，将簇内节点中的部分节点转换为新节点；当物联网功能变更时，生成变更控制命令至物联网的传感器网络簇中的使用网络簇，使用网络簇根据接收到的使用控制命令，将簇内节点中的部分节点转换为新节点，将新节点中的部分节点转换为簇内节点。
具体的，去中心化计算(英语：decentralizedcomputing)是把硬件和软件资源分配到每个工作站或办公室的计算模式。相比之下，集中式计算则是将大部分计算功能从本地或者远程进行集中计算。去中心化计算是一种现代化的计算模式。与之相反的集中计算，则普遍存在于早期的计算环境当中。一个去中心化的计算机系与传统的集中式网络相比有很多优点。台式计算机发展迅猛，它们的潜在的性能远远超过要求的大多数业务应用程序的性能要求。结果，大多数桌面计算机存在着剩余的闲置计算能力.一个去中心化的计算系统，可以发挥这些潜力，最大限度地提高效率。然而，它是否增加了整体网络的有效性依然值得商榷。
实施例9
在上一实施例的基础上，所述遍历物联网中的所有簇内节点、簇首节点和新节点，进行节点数据调度的方法包括：根据去中心网络簇构建节点传输层次图；根据预设的调度区域构建规则与感知复用率从最高层节点开始构建调度区域，其中，在所述预设的调度区域构建规则中，调度点优先为所述调度区域中的簇内外网节点，簇内内网节点都选择所述调度点之后，并且所述簇内外网节点的非调度点优先选择候选父节点作为所述调度点，其次将邻居节点作为所述调度点，其中，数据只在一个调度点压缩处理一次，处理后的数据在传向父节点的路径中不以作为所述调度点的节点为中继节点；以及根据所述调度区域发送去中心网络簇数据，其中，所述调度点和独立点在传递数据的过程中优先选择非调度点作为中继节点，再选择剩余能量高的节点作为所述中继节点。
具体的，去中心化(英语：decentralization)是互联网发展过程中形成的社会关系形态和内容产生形态，是相对于“中心化”而言的新型网络内容生产过程。
相对于早期的互联网(web1.0)时代，web2.0内容不再是由专业网站或特定人群所产生，而是由权级平等的全体网民共同参与、共同创造的结果。任何人都可以在网络上表达自己的观点或创造原创的内容，共同生产信息。
随着网络服务形态的多元化，去中心化网络模型越来越清晰，也越来越成为可能。web2.0兴起后，wikipedia、flickr、blogger等网络服务商所提供的服务都是去中心化的，任何参与者均可提交内容，网民共同进行内容协同创作或贡献。
之后随着更多简单易用的去中心化网络服务的出现，web2.0的特点越发明显。例如twitter、facebook等更加适合普通网民的服务的诞生，使得为互联网生产或贡献内容更加简便、更加多元化，从而提升了网民参与贡献的积极性、降低了生产内容的门槛。最终使得每一个网民均成为了一个微小且独立的信息提供商，使得互联网更加扁平、内容生产更加多元化。
实施例10
在上一实施例的基础上，所述感知复用率的计算公式为：
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能单元的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元来完成，即将本发明实施例中的单元或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的单元可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元，以完成以上描述的全部或者单元功能。对于本发明实施例中涉及的单元、步骤的名称，仅仅是为了区分各个单元或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域技术人员应能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件单元、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
术语“第一”、“另一部分”等是配置用于区别类似的对象，而不是配置用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者单元/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者单元/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术标记作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非配置用于限定本发明的保护范围。
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