一种基于混合通信模式的水利检测物联网的制作方法

本发明涉及无线通信技术及物联网领域，尤其是一种基于混合通信模式的水利检测物联网。

背景技术：

1、水利检测是指利用各种传感器、监测设备以及通信设备实现对水资源、水环境以及水利工程设施进行实时监测和数据采集的过程。

2、当前的无线传感网络能够覆盖一定范围大小的区域，使得分布在该区域内的各个传感器节点能够采集对应的数据，并通过无线传感网络实现数据传输。当涉及到范围较广，场景复杂的水利检测时，当前的无线传感网络适用性低，无法灵活适应新传感器的加入或巡检需求，并且不能很好地平衡数据传输的速度和能耗。

技术实现思路

1、基于现有技术的不足和实际应用的需求，本发明提供了一种基于混合通信模式的水利检测物联网，旨在为水利检测工程提供适用性强，不仅能够灵活适应新传感器的加入或巡检需求，还能够平衡数据传输的速度和能耗的水利检测物联网。

2、本发明所提供的基于混合通信模式的水利检测物联网，包括多个传感模块、多个通信模块和控制模块，其中，任一个所述通信模块与一个或者多个所述传感模块信号连接；在第一通信模式下，所述控制模块与所有通信模块信号连接，任两个通信模块之间信号连接形成全局拓扑网，所述控制模块控制所述通信模块基于所述全局拓扑网生成全局路由网络，所述全局路由网络包括一个动态根节点和多级子节点；在第二通信模式下，所述动态根节点对应的通信模块，按照所述全局路由网络中的信息传递路径，与任一子节点对应的通信模块进行数据传输。本发明所提供的水利检测物联网，不仅满足了范围广泛和复杂性高的水利检测需求，还通过智能的网络选择机制和连接管理，在灵活适应新传感器的加入的同时，实现了数据传输速度和能耗的平衡，这使水利检测物联网更具灵活性。

3、可选地，本发明所提供的基于混合通信模式的水利检测物联网中任一所述通信模块包括：双模式切换的通信模块，其中，双模式包括第一通信模式和第二通信模式。本可选项引入了双模式切换的通信模块，这意味着水利检测物联网可以在不同的通信需求下实现灵活切换，无论是需要高速传输大量数据还是低功耗、背景采集，都能够自主切换通信模式，这提升了水利检测物联网的通信效率和能源利用效率。

4、可选地，所述第一通信模式包括：wifi通信模式、蜂窝网络通信模式、lorawan通信模式或者卫星通信模式；所述第二通信模式包括：蓝牙通信模式或者zigbee通信模式。

5、可选地，所述全局拓扑网，包括如下生成步骤：在所述第一通信模式下，确定任一通信模块所处的空间位置，并根据所述空间位置与通信设备的连接协议构建任一通信模块的拓扑网；汇总所有通信模块的拓扑网，生成基于所述通信模块的全局拓扑网，在所述全局拓扑网中，任一通信模块与一个或者多个通信模块信号连接。本可选项引入了一个灵活的全局拓扑网生成方法，允许根据每个通信模块的具体位置和连接协议来动态构建全局拓扑网。这种方法有效地解决了水利检测物联网中不同传感器和通信设备的位置差异，从而实现了自适应的全局路由网络，提高了数据传输的效率和可靠性。

6、可选地，所述全局路由网络，包括如下生成步骤：在所述第一通信模式下，选取目标通信模块作为动态根节点，并根据所述动态根节点的拓扑信息配置一个或者多个子节点，配置信息包括：子节点对应的父节点信息、父节点与子节点间的传输损耗，父节点与子节点间的传输路径长度；以任一个子节点作为父节点，并根据父节点的拓扑信息配置一个或者多个下一级子节点，直至所有节点确定好与所述动态根节点唯一的通信传输路径，在配置过程中：当父节点根据拓扑信息配置的下一级子节点中包括已经被配置的节点，则根据已经被配置的节点在新传输路径与原传输路径的传输损耗和传输路径长度，更新所述已经被配置的节点的配置；汇总所述动态根节点和所述多级子节点，生成全局路由网络。本可选项引入了一种智能的全局路由网络生成方法，通过根据传输损耗和传输路径长度等参数动态更新已配置节点的连接方式，这使得网络能够在不同条件下自动调整路由，以最大程度地提高性能并确保稳定的数据传输。这一方法增加了系统的灵活性和可适应性，使其在复杂的水利检测环境中表现出色。

7、可选地，所述根据已经被配置的节点在新传输路径与原传输路径的传输损耗和传输路径长度，更新所述已经被配置的节点的配置，包括如下步骤：根据已经被配置的节点在新传输路径与原传输路径的传输损耗和传输路径长度，分别计算新传输路径与原传输路径的传输损耗差，以及新传输路径与原传输路径中相邻节点连接路径中最大传输路径长度差；设计配置更新规则，并根据计算结果和所述配置更新规则，更新所述已经被配置的节点的配置。本可选项引入了一种有效的配置更新规则，根据新旧传输路径的传输损耗和最大传输路径长度差异，智能地决定是否更新节点的配置。这一规则确保了网络在每个阶段都保持最佳性能，同时减少了手动配置的需求，提高了水利检测物联网的效率和可维护性。

8、可选地，所述传输损耗差，满足如下模型：，其中，表示新传输路径与原传输路径的传输损耗差，表示新传输路径上已经被配置的节点经过一级或者多级子节点传输至动态根节点的传输损耗，表示原传输路径上已经被配置的节点经过一级或者多级子节点传输至动态根节点的传输损耗；所述最大传输路径长度差，满足如下模型：，其中，表示新传输路径与原传输路径的最大传输路径长度差，表示新传输路径上相邻节点连接路径中最大传输路径长度，表示原传输路径上相邻节点连接路径中最大传输路径长度。

9、可选地，所述根据计算结果和所述配置更新规则，更新所述已经被配置的节点的配置，包括如下配置更新规则：当新传输路径的传输损耗小于或者等于原传输路径的传输损耗，且新传输路径的相邻节点连接路径中最大传输路径长度小于原传输路径的相邻节点连接路径中最大传输路径长度时，将已经被配置的节点更新为新传输路径的节点配置；否则，保留已经被配置的节点的原配置。

10、可选地，所述全局路由网络，还包括如下生成步骤：重新选取目标通信模块，更新所述动态根节点；并通过更新后的动态根节点，更新所述全局路由网络。本可选项引入了网络的动态调整机制，允许重新选择目标通信模块和更新动态根节点。这样的机制使得水利检测物联网能够灵活适应不同的工作环境和需求，实现了自适应性优化。用户可以根据实际情况调整网络结构，提高了系统的灵活性和性能。

11、可选地，所述全局路由网络，包括如下生成步骤：提供中间节点，并利用所述中间节点基于所述动态根节点，扩展所述全局路由网络。本可选项引入了中间节点，并通过中间节点基于动态根节点扩展全局路由网络。中间节点的使用可以帮助建立稳定的通信连接，进一步提升了物联网的性能和可用性。

技术特征：

1.一种基于混合通信模式的水利检测物联网，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于混合通信模式的水利检测物联网，其特征在于，任一所述通信模块包括双模式切换的通信模块，其中，双模式包括第一通信模式和第二通信模式。

3.根据权利要求2所述的基于混合通信模式的水利检测物联网，其特征在于，所述第一通信模式包括：wifi通信模式、蜂窝网络通信模式、lorawan通信模式或者卫星通信模式；所述第二通信模式包括：蓝牙通信模式或者zigbee通信模式。

4.根据权利要求1所述的基于混合通信模式的水利检测物联网，其特征在于，所述全局拓扑网，包括如下生成步骤：

5.根据权利要求2所述的基于混合通信模式的水利检测物联网，其特征在于，所述全局路由网络，包括如下生成步骤：

6.根据权利要求5所述的基于混合通信模式的水利检测物联网，其特征在于，所述根据已经被配置的节点在新传输路径与原传输路径的传输损耗和传输路径长度，更新所述已经被配置的节点的配置，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的基于混合通信模式的水利检测物联网，其特征在于：

8.根据权利要求6所述的基于混合通信模式的水利检测物联网，其特征在于，所述根据计算结果和所述配置更新规则，更新所述已经被配置的节点的配置，包括如下配置更新规则：

9.根据权利要求5所述的基于混合通信模式的水利检测物联网，其特征在于，所述全局路由网络，还包括如下生成步骤：

10.根据权利要求5所述的基于混合通信模式的水利检测物联网，其特征在于，所述全局路由网络，包括如下生成步骤：

技术总结
本发明涉及无线通信技术及物联网领域，尤其是一种基于混合通信模式的水利检测物联网。本发明所提供的水利检测物联网，包括多个传感模块、多个通信模块和控制模块；在第一通信模式下，任两个通信模块之间信号连接形成全局拓扑网，控制模块控制通信模块基于全局拓扑网生成全局路由网络；在第二通信模式下，动态根节点对应的通信模块，按照全局路由网络中的信息传递路径，与任一子节点对应的通信模块进行数据传输。本发明所提供的水利检测物联网，不仅满足了范围广泛和复杂性高的水利检测需求，还通过智能的网络选择机制和连接管理，在灵活适应新传感器的加入的同时，实现了数据传输速度和能耗的平衡，这使水利检测物联网更具灵活性。

技术研发人员：方波,吴礼刚,吴育胜,蓝巨进,戴志辉
受保护的技术使用者：佛山光之瞳电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15