一种无线传感器网络的心跳检测方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力无线传感器网络技术领域，具体地，涉及一种无线传感器网络的 也跳检测方法和装置。
【背景技术】
[0002] 无线传感器网络被认为是21世纪产生巨大影响力的技术之一，它能够通过各类 集成化的微型传感器之间的相互协作，传递信息，从而监测、感知和采集各种实时数据，并 通过无线网络进行传输。微传感概念及节点的无线连接使无线传感器网络在电力测控领域 具有重要的理论和现实意义，无线传感器网络W其低成本、低功耗等特点，在电力领域有着 广泛的应用。
[0003] 也跳包是网络数据流中一种自定义协议、固定信息、循环发送的数据包，在各种网 络应用中作为在线状态检测、状态汇报方式、网络同步或其他定时机制的应用而普遍存在。 也跳协议作为一种在传感器网络系统用来检测节点状态的关键技术，目前主要分为H类： 简单也跳协议、经典加速也跳协议及基于选举算法的也跳协议。
[0004] 与其他传感器网络应用场景不同，实际电力无线传感器网络应用场景具有W下H 个特点：
[0005] (1)大占空比工作模式
[0006] 由于电力设备长时间保持在一定的工作状态下，设备参数在一定时间内基本不会 发生变化，因此传感器通常休眠时间远大于工作时间（10000倍W上）；同时，电力无线传感 器网络中，包含多种类型的传感器节点，他们对工作周期的要求各不相同。
[0007] 似低功耗要求
[0008] 由于变电站设备通常不能停电W检修无线传感器等二次设备，变电站高压带电设 备的无线传感器节点不具备随意更换电池的条件，所W变电站传感器网络要求传感节点具 备低功耗长时间工作能力。
[000引 做快速故障检测
[0010] 在设备状态监测中，电力无线传感器网络需要具备快速发现故障的能力，W尽可 能地减少因为电力中断对用户造成的损失。同时，大部分电力设备处在野外人烟稀少的环 境中，检修人员难W方便到达，要求电力无线传感器网络具备很低的误报率。
[0011] 基于W上H个特点，简单也跳协议也跳周期不能动态变化，不能适应对于设备加 入或移除某些传感器而造成的网络结构变化；经典加速也跳协议可W根据网络环境动态改 变也跳周期，但故障检测延迟较大、节点出现故障后状态不可恢复，不能满足高可靠性和实 时性的要求；基于选举算法的也跳协议通常用于有多个备份节点的兀余系统中，而在电力 无线传感器网络中不能实现大量节点备份，且选举算法也比较复杂。现有技术的无线传感 器网络也跳检测方法，无法适应无线传感器网络的大占空比、低功耗W及快速故障检测等 需求。
【发明内容】
[0012] 为了解决现有技术中存在的无法对无线传感器网络进行有效也跳检测的问题，本 发明提出了一种无线传感器网络的也跳检测方法和装置。
[0013] 本发明的无线传感器网络的也跳检测方法包括：
[0014] 主控节点发送广播信标，判断骨干节点时隙或传感器节点时隙是否到达；
[0015] 当骨干节点时隙到达时，主控节点向骨干节点发送第一也跳询问信息；
[0016] 骨干节点接收到第一也跳询问信息后，向主控节点发送包含自身健康状态值H和 通信压力值P的第一也跳回复信息；
[0017] 主控节点根据健康状态值H和通信压力值P计算也跳服务值F，根据也跳服务值F 的值动态调整第一也跳周期。
[0018] 本发明的无线传感器网络的也跳检测方法，根据网络中节点的运行情况，动态调 整网络中各节点的也跳周期，并通过也跳来预测和判断节点故障；通过动态调整骨干网和 微传感器网络也跳周期，从而适应电力无线传感器网络低功耗、休眠时间长的特点，并提高 了节点故障检测速度和检测准确度。
[0019] 本发明的无线传感器网络的也跳检测装置包括：
[0020] 广播信标模块，用于主控节点发送广播信标，判断骨干节点时隙或传感器节点时 隙是否到达；
[0021] 第一发送模块，用于当骨干节点时隙到达时，主控节点向骨干节点发送第一也跳 询问信息；
[0022] 第一回复模块，用于骨干节点接收到第一也跳询问信息后，向主控节点发送包含 自身健康状态值H和通信压力值P的第一也跳回复信息；
[0023] 第一调整模块，用于主控节点根据健康状态值H和通信压力值P计算也跳服务值 F，根据也跳服务值F的值动态调整第一也跳周期。
[0024] 本发明的无线传感器网络的也跳检测装置，根据网络中节点的运行情况，动态调 整网络中各节点的也跳周期，并通过也跳来预测和判断节点故障；通过动态调整骨干网和 微传感器网络也跳周期，从而适应电力无线传感器网络低功耗、休眠时间长的特点，并提高 了节点故障检测速度和检测准确度。
[0025] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明 书、权利要求书、W及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0026] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0027] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实 施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0028] 图1为本发明实施例的无线传感器网络的组网示意图；
[0029] 图2为本发明实施例一的工作流程图；
[0030] 图3为本发明实施例二的工作流程图；
[0031] 图4为本发明实施例建立也跳预测模型的工作流程图；
[0032] 图5为本发明的无线传感器网络的也跳检测装置的结构图；
[003引图6为本发明的无线传感器网络胁。跳检测方法的工作流程图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本发明的保 护范围并不受【具体实施方式】的限制。
[00巧]为了解决现有技术中存在的无法对无线传感器网络进行有效也跳检测的问题，本 发明提出了一种无线传感器网络的也跳检测方法和装置。
[0036] 如图1所示，电力无线传感器网络采用星星组网方式，骨干节点作为簇头采用有 源供电方式，其作用就是收集其通信范围内的传感器节点采集的信息，各传感器节点其作 用就是负责采集信息，该完全符合分级路由的应用特点，所W为了延长整个无线传感器网 络的不更换电池工作寿命，采用分级路由协议算法并结合W数据为中也的路由算法，大大 节省了路由功耗。
[0037] 传感器节点采用单跳工作模式直接连接骨干节点，不转发任何其他传感器节点的 数据，避免维护其它传感器节点路由，简化网络协议，降低传感器节点的功耗。骨干节点一 般可从外部得到能源供应或者便于更换电池的，所W骨干节点间的通信采用了多跳工作模 式，或者采用有线与后台通信。整个传感器网络也跳采用TDMA通信方式，各个现场设备（包 括主控节点、骨干节点和传感器节点）都只有获得相应通信时隙才能发送也跳信息。
[0038] TDMA;TimeDivisionMultipleAccess时分多址，时分多址是把时间分割成周期 性的峽（化ame)每一个峽再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件 下，基站可W分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。同时，基站发向多个移动 终端的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就 能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。
[0039] 本发明的无线传感器网络的也跳检测方法的流程图如图6所示，该方法分别对主 控节点与骨干节点、传感器节点与骨干节点组成的骨干网络和微传感器网络进行也跳检 巧1|，W实现对整个无线传感器网络的也跳预测和故障检测。实施例一为骨干节点到达时的 也跳检测流程，实施例二为传感器节点时隙到达时的也跳检测流程。
[0040] 实施例一
[0041] 如图2所示，为主控节点和骨干节点组成的网络的也跳周期调整示意图。主控节 点针对骨干节点返回的网络情况，动态设置也跳周期，包括：
[0042] 步骤S101 ;将骨干节点的健康状态H分为H个状态：正常状态、怀疑状态和故障状 态。
[0043] 正常状态下各骨干节点工作正常，怀疑状态下有骨干节点可能出现故障需进一步 检测，故障状态下有骨干节点出现故障。
[0044] 步骤S102 ;当骨干节点时隙到达时，主控节点向骨干节点发送第一也跳询问信 息。
[0045] 步骤S103 ;骨干节点接收到第一也跳询问信息后，向主控节点发送包含自身健康 状态值H和通信压力值P的第一也跳回复信息。
[0046] 步骤S104 ;主控节点根据健康状态值H和通信压力值P计算也跳服务值F;通信压 力值p为当前剩余通信资源量，