專利名稱：一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)探測采集方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，涉及一種信號(hào)探測采集方法及系統(tǒng)，尤其是一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)探測采集方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來隨著物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的快速發(fā)展，無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在中國發(fā)展蔓延，特別是最近這兩年，借助于3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展蔓延，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)也逐漸形成一種融合趨勢(shì)。隨著無線傳感網(wǎng)絡(luò)的使用日趨廣泛，對(duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)探測采集設(shè)備以及動(dòng)態(tài)繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的需求也越來越多。
目前無線傳感網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的探測采集的主要手段是通過專業(yè)ZIGBEE信號(hào)采集儀表逐個(gè)檢測信號(hào)覆蓋內(nèi)無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。目前現(xiàn)有的無線傳感網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的探測采集技術(shù)存在以下缺點(diǎn)I、使用方式復(fù)雜，需要相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員；2、專業(yè)檢測儀表使用成本高；3、難以有效快速繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；4、無法將檢測結(jié)果快速上傳到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特征，設(shè)計(jì)一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)探測采集裝置，其通過接入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的中心網(wǎng)關(guān)設(shè)備，在線實(shí)時(shí)獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表，對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表中的ID、MAC地址、LQI等進(jìn)行分析采樣，繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D，生成告警信息等活動(dòng)，確定現(xiàn)有無線傳感網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否存在信號(hào)盲區(qū)及故障設(shè)備，系統(tǒng)能夠在信號(hào)探測采集完畢后，及時(shí)通過3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將采樣數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D和告警信息等上傳到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)，以進(jìn)行更深層次的決策處理。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的本發(fā)明的該種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)探測采集方法，包括以下步驟I)作為信號(hào)探測采集的裝置以終端方式接入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的中心網(wǎng)關(guān)設(shè)備，實(shí)施獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涿睿?)設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，存儲(chǔ)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表；3)在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)根據(jù)多次網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的采樣數(shù)據(jù)，確定無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個(gè)設(shè)備ZIGBEE無線信號(hào)強(qiáng)度以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，并進(jìn)行排序，組合，繪制該時(shí)間段內(nèi)平均網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D；4)在裝置面板上的IXD顯示屏上輸出該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，同時(shí)顯示各個(gè)設(shè)備的ZIGBEE無線信號(hào)強(qiáng)度、MAC地址、網(wǎng)絡(luò)ID、丟包率、在網(wǎng)時(shí)長、掉線次數(shù)；5)將各無線傳感網(wǎng)內(nèi)各個(gè)設(shè)備的LQI、MAC地址、網(wǎng)絡(luò)ID、丟包率、在網(wǎng)時(shí)長、掉線次數(shù)信息打包，本地存儲(chǔ)同時(shí)通過WIFI或3G無線鏈路上傳到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)；
6)利用各個(gè)設(shè)備的LQI、MAC地址、網(wǎng)絡(luò)ID、丟包率、在網(wǎng)時(shí)長、掉線次數(shù)信息，確定無線傳感網(wǎng)絡(luò)工作狀況，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；7)對(duì)于ZIGBEE無線信號(hào)強(qiáng)度較弱，丟包率或掉線次數(shù)較多的網(wǎng)內(nèi)無線傳感設(shè)備，在LCD屏幕上產(chǎn)生該設(shè)備的告警信息，同時(shí)支持將確定的告警消息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行分析處理。進(jìn)一步，上述步驟6)中，確定無線傳感網(wǎng)絡(luò)工作狀況，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具體為所述LQI、丟包率、掉線次數(shù)均為ZIGBEE協(xié)議棧的內(nèi)容，通過ZIGBEE協(xié)議棧的API函數(shù)調(diào)用在ZIGBEE網(wǎng)關(guān)設(shè)備獲得，LQI值越低，說明信號(hào)強(qiáng)度越低，當(dāng)LQI值低于設(shè)定值時(shí)，則需要繞過遮擋物，或者縮短節(jié)點(diǎn)設(shè)備到上級(jí)路由設(shè)備的距離甚至重新部署該節(jié)點(diǎn)設(shè)備；如果LQI值高但丟包率大或掉線次數(shù)多時(shí)，說明該區(qū)域存在其他無線設(shè)備干擾，需要選擇其他頻道避開干擾源。本發(fā)明還提出一種實(shí)現(xiàn)上述方法的系統(tǒng)，包括以下模塊
(I)信號(hào)采集模塊從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表，數(shù)據(jù)打包后發(fā)送到以下的業(yè)務(wù)模塊；(2)業(yè)務(wù)模塊負(fù)責(zé)接收信號(hào)采集模塊的消息并進(jìn)行處理，其處理分為三部分解析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表、繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D和確定告警設(shè)備，然后將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示模塊和網(wǎng)絡(luò)模塊；(3)顯示模塊顯示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D、無線傳感網(wǎng)設(shè)備信息、告警信息；顯示模塊接收到業(yè)務(wù)模塊處理后的數(shù)據(jù)，包括無線傳感網(wǎng)設(shè)備信息、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D、告警信息消息，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)屏幕刷新；(4)網(wǎng)絡(luò)模塊網(wǎng)絡(luò)模塊采用TD-SCDMA 3G模塊，其具有上下行對(duì)稱，使用智能天線；網(wǎng)絡(luò)模塊將業(yè)務(wù)模塊產(chǎn)生的信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)；網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)是系統(tǒng)外的設(shè)備，是一臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器，用來接收該裝置通過網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)包；所述信號(hào)采集模塊和業(yè)務(wù)模塊通過USB總線連接，業(yè)務(wù)模塊和網(wǎng)絡(luò)模塊通過TCP/IP方式相互連接，業(yè)務(wù)模塊和顯示模塊通過IXD接口連接。上述信號(hào)采集模塊和無線傳感網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接，實(shí)時(shí)獲取無線傳感網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，在接收到某個(gè)路由通道的ID、MAC、LQI時(shí)，將消息數(shù)據(jù)放置到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后對(duì)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)信息中該通道繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D，將消息數(shù)據(jù)打包并發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)模塊。上述業(yè)務(wù)模塊的告警設(shè)備分析為如無線傳感網(wǎng)內(nèi)某設(shè)備距離遠(yuǎn)或者有遮擋導(dǎo)致LQI值低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表中該設(shè)備相鄰節(jié)點(diǎn)LQI相關(guān)性進(jìn)行綜合分析，同時(shí)計(jì)算可疑度，比較事先設(shè)置的相關(guān)閥值條件，將滿足條件的設(shè)備ID寫入告警名單。LQI值范圍為0-255，O表不信號(hào)強(qiáng)度最小,255表不信號(hào)強(qiáng)度最大；如果LQI值較低，說明信號(hào)強(qiáng)度低，則需要繞過遮擋物，或者縮短節(jié)點(diǎn)設(shè)備到上級(jí)路由設(shè)備的距離甚至重新部署該節(jié)點(diǎn)設(shè)備；如果LQI值高但丟包率較大或掉線次數(shù)較多，說明該區(qū)域存在其他無線設(shè)備干擾，需要選擇其他頻道避開干擾源；若該設(shè)備丟包率用Los表示，該設(shè)備單位時(shí)間(小時(shí))掉線次數(shù)用Dc表示，可疑度用Q表示，則可疑度計(jì)算公式為Q=LQI-Los*1000-Dc*10，設(shè)置告警閥值條件為30，即若Q>30，則該設(shè)備網(wǎng)絡(luò)狀況滿足正常工作要求，不列入告警名單；若Q〈30，則該設(shè)備網(wǎng)絡(luò)狀況低于正常工作要求，需要重新規(guī)劃該設(shè)備位置，并寫入告警名單。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明針對(duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特征，設(shè)計(jì)了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)探測采集裝置，其通過接入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的中心網(wǎng)關(guān)設(shè)備，在線實(shí)時(shí)獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表，對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表中的ID、MAC地址、LQI等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析采樣，繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D，生成告警信息等活動(dòng)，確定現(xiàn)有無線傳感網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否存在信號(hào)盲區(qū)及故障設(shè)備，系統(tǒng)能夠在信號(hào)探測采集完畢后，及時(shí)通過3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將采樣數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D和告警信息等上傳到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)，以進(jìn)行更深層次的決策處理。


圖I為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明系統(tǒng)的整體工作流程圖；圖3為本發(fā)明業(yè)務(wù)模塊的工作流程具體實(shí)施例方式本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)探測采集裝置，具體包括以下步驟I)作為信號(hào)探測采集的裝置以終端方式接入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的中心網(wǎng)關(guān)設(shè)備，實(shí)施獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涿睿?)設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，存儲(chǔ)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表；3)在一定時(shí)間段內(nèi)根據(jù)多次網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的采樣數(shù)據(jù)，確定無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個(gè)設(shè)備ZIGBEE無線信號(hào)強(qiáng)度以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，并進(jìn)行排序，組合，繪制該時(shí)間段內(nèi)平均網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D；4)在裝置面板上的IXD顯示屏上輸出該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，同時(shí)顯示各個(gè)設(shè)備的ZIGBEE無線信號(hào)強(qiáng)度(LQI)、MAC地址、網(wǎng)絡(luò)ID、丟包率、在網(wǎng)時(shí)長、掉線次數(shù)等信息；5)將各無線傳感網(wǎng)內(nèi)各個(gè)設(shè)備的LQI、MAC地址、網(wǎng)絡(luò)ID、丟包率、在網(wǎng)時(shí)長、掉線次數(shù)等信息打包，本地存儲(chǔ)同時(shí)通過WIFI或3G無線鏈路上傳到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)；6)利用各個(gè)設(shè)備的LQI、MAC地址、網(wǎng)絡(luò)ID、丟包率、在網(wǎng)時(shí)長、掉線次數(shù)等信息，確定無線傳感網(wǎng)絡(luò)工作狀況，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中確定無線傳感網(wǎng)絡(luò)工作狀況，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具體為所述LQI、丟包率、掉線次數(shù)均為ZIGBEE協(xié)議棧的內(nèi)容，通過ZIGBEE協(xié)議棧的API函數(shù)調(diào)用在ZIGBEE網(wǎng)關(guān)設(shè)備獲得，LQI值越低，說明信號(hào)強(qiáng)度越低，當(dāng)LQI值低于設(shè)定值時(shí)，則需要繞過遮擋物，或者縮短節(jié)點(diǎn)設(shè)備到上級(jí)路由設(shè)備的距離甚至重新部署該節(jié)點(diǎn)設(shè)備；如果LQI值高但丟包率大或掉線次數(shù)多時(shí)，說明該區(qū)域存在其他無線設(shè)備干擾，需要選擇其他頻道避開干擾源。7)對(duì)于ZIGBEE無線信號(hào)強(qiáng)度較弱，丟包率或掉線次數(shù)較多的網(wǎng)內(nèi)無線傳感設(shè)備，在LCD屏幕上產(chǎn)生該設(shè)備的告警信息，同時(shí)支持將確定的告警消息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行分析處理。本發(fā)明提出一種實(shí)現(xiàn)上述方法的系統(tǒng)，如圖I所示該系統(tǒng)是由信號(hào)采集模塊、業(yè)務(wù)模塊、顯示模塊和網(wǎng)絡(luò)模塊組成，所述信號(hào)采集模塊和業(yè)務(wù)模塊通過USB總線連接，業(yè)務(wù)模塊和網(wǎng)絡(luò)模塊通過TCP/IP方式相互連接，業(yè)務(wù)模塊和顯示模塊通過IXD接口連接。該系統(tǒng)的處理流程如圖2所示。以下結(jié)合附圖對(duì)組成系統(tǒng)的各模塊進(jìn)行詳細(xì)說明(I)信號(hào)采集模塊該模 塊從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表，數(shù)據(jù)打包后發(fā)送到以下的業(yè)務(wù)模塊(2)業(yè)務(wù)模塊如圖3，業(yè)務(wù)模塊負(fù)責(zé)接收信號(hào)采集模塊的消息并進(jìn)行處理，其處理分為三部分解析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表、繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D和確定告警設(shè)備，然后將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示模塊和網(wǎng)絡(luò)模塊。a)解析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表將實(shí)時(shí)從無線傳感網(wǎng)上獲取的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，在接收到某個(gè)路由通道的ID、MAC、LQI時(shí)，將消息數(shù)據(jù)放置到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。b)繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D在一定預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)多次動(dòng)態(tài)獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的采樣數(shù)據(jù)，經(jīng)過加權(quán)平均值處理后得到有效的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個(gè)設(shè)備ZIGBEE無線信號(hào)強(qiáng)度以及路由關(guān)系，以具有相鄰路徑關(guān)系的設(shè)備作為相鄰節(jié)點(diǎn)，以無線信號(hào)強(qiáng)度作為它們之間的距離，最后以ID號(hào)進(jìn)行排序并生成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D。保存到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中等待顯示模塊顯示或者通過網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)。其次，繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D然后對(duì)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)信息中該通道繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D，將相關(guān)的消息數(shù)據(jù)打包并發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)模塊。c)確定告警設(shè)備利用無線傳感網(wǎng)內(nèi)某設(shè)備如果距離較遠(yuǎn)或者有信號(hào)遮擋將會(huì)導(dǎo)致LQI值較低的特點(diǎn)，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表中該設(shè)備相鄰節(jié)點(diǎn)LQI相關(guān)性進(jìn)行綜合分析，比較事先設(shè)置的相關(guān)閥值條件，將滿足條件的設(shè)備ID寫入告警名單。LQI值范圍為0-255，O表示信號(hào)強(qiáng)度最小，255表示信號(hào)強(qiáng)度最大；如果LQI值較低，說明信號(hào)強(qiáng)度低，則需要繞過遮擋物，或者縮短節(jié)點(diǎn)設(shè)備到上級(jí)路由設(shè)備的距離甚至重新部署該節(jié)點(diǎn)設(shè)備；如果LQI值高但丟包率較大或掉線次數(shù)較多，說明該區(qū)域存在其他無線設(shè)備干擾，需要選擇其他頻道避開干擾源；若該設(shè)備丟包率用Los表示，該設(shè)備單位時(shí)間(小時(shí))掉線次數(shù)用Dc表示，可疑度用Q表示，則可疑度計(jì)算公式為Q=LQI-Los*1000-Dc*10，設(shè)置告警閥值條件為30，即若Q>30，則該設(shè)備網(wǎng)絡(luò)狀況滿足正常工作要求，不列入告警名單；若Q〈30，則該設(shè)備網(wǎng)絡(luò)狀況低于正常工作要求，需要重新規(guī)劃該設(shè)備位置，并寫入告警名單。(3)顯示模塊顯示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D、無線傳感網(wǎng)設(shè)備信息、告警信息。顯示模塊接收到業(yè)務(wù)模塊處理后的數(shù)據(jù)，包括無線傳感網(wǎng)設(shè)備信息、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D、告警信息消息，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)屏幕刷新。(4)網(wǎng)絡(luò)模塊網(wǎng)絡(luò)模塊采用TD-SCDMA 3G模塊，其具有上下行對(duì)稱，使用智能天線，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大，信號(hào)穩(wěn)定等特點(diǎn)，主要功能是將業(yè)務(wù)模塊產(chǎn)生的信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)；網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)是系統(tǒng)外的設(shè)備，是一臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器，用來接收該裝置通過網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)包。所述信號(hào)采集模塊和無線傳感網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接，實(shí)時(shí)獲取無線傳感網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，在接收到某個(gè)路由通道的ID、MAC、LQI時(shí)，將消息數(shù)據(jù)放置到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后對(duì)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)信息中該通道繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D，將消息數(shù)據(jù)打包并發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)模塊。綜上所述，本發(fā)明針對(duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特征，通過接入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的中心網(wǎng)關(guān)設(shè)備，在線實(shí)時(shí)獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表，對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表中的ID、MAC地址、LQI等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析采樣，繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D，生成告警信息等活動(dòng)，確定現(xiàn)有無線傳感網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否存在信號(hào)盲區(qū)及故障設(shè)備，系統(tǒng)能夠在信號(hào)探測采集完畢后，及時(shí)通過3G移 動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將采樣數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D和告警信息等上傳到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)，以進(jìn)行更深層次的決策處理。
權(quán)利要求
1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)探測采集方法，其特征在于，包括以下步驟 1)作為信號(hào)探測采集的裝置以終端方式接入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的中心網(wǎng)關(guān)設(shè)備，實(shí)施獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涿睿? 2)設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，存儲(chǔ)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表； 3)在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)根據(jù)多次網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的采樣數(shù)據(jù)，確定無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個(gè)設(shè)備ZIGBEE無線信號(hào)強(qiáng)度以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，并進(jìn)行排序，組合，繪制該時(shí)間段內(nèi)平均網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D； 4)在裝置面板上的LCD顯示屏上輸出該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，同時(shí)顯示各個(gè)設(shè) 備的ZIGBEE無線信號(hào)強(qiáng)度、MAC地址、網(wǎng)絡(luò)ID、丟包率、在網(wǎng)時(shí)長、掉線次數(shù)； 5)將各無線傳感網(wǎng)內(nèi)各個(gè)設(shè)備的LQI、MAC地址、網(wǎng)絡(luò)ID、丟包率、在網(wǎng)時(shí)長、掉線次數(shù)信息打包，本地存儲(chǔ)同時(shí)通過WIFI或3G無線鏈路上傳到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)； 6)利用各個(gè)設(shè)備的LQI、MAC地址、網(wǎng)絡(luò)ID、丟包率、在網(wǎng)時(shí)長、掉線次數(shù)信息，確定無線傳感網(wǎng)絡(luò)工作狀況，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； 7)對(duì)于ZIGBEE無線信號(hào)強(qiáng)度較弱，丟包率或掉線次數(shù)較多的網(wǎng)內(nèi)無線傳感設(shè)備，在LCD屏幕上產(chǎn)生該設(shè)備的告警信息，同時(shí)支持將確定的告警消息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行分析處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)探測采集方法，其特征在于，步驟6)中，確定無線傳感網(wǎng)絡(luò)工作狀況，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具體為所述LQI、丟包率、掉線次數(shù)均為ZIGBEE協(xié)議棧的內(nèi)容，通過ZIGBEE協(xié)議棧的API函數(shù)調(diào)用在ZIGBEE網(wǎng)關(guān)設(shè)備獲得，LQI值越低，說明信號(hào)強(qiáng)度越低，當(dāng)LQI值低于設(shè)定值時(shí)，則需要繞過遮擋物，或者縮短節(jié)點(diǎn)設(shè)備到上級(jí)路由設(shè)備的距離甚至重新部署該節(jié)點(diǎn)設(shè)備；如果LQI值高但丟包率大或掉線次數(shù)多時(shí)，說明該區(qū)域存在其他無線設(shè)備干擾，需要選擇其他頻道避開干擾源。
3.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I所述方法的系統(tǒng)，其特征在于，包括以下模塊 (1)信號(hào)采集模塊從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表，數(shù)據(jù)打包后發(fā)送到以下的業(yè)務(wù)模塊； (2)業(yè)務(wù)模塊負(fù)責(zé)接收信號(hào)采集模塊的消息并進(jìn)行處理，其處理分為三部分解析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表、繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D和確定告警設(shè)備，然后將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給顯不豐旲塊和網(wǎng)絡(luò)I旲塊； (3)顯示模塊顯示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D、無線傳感網(wǎng)設(shè)備信息、告警信息；顯示模塊接收到業(yè)務(wù)模塊處理后的數(shù)據(jù)，包括無線傳感網(wǎng)設(shè)備信息、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D、告警信息消息，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)屏幕刷新； (4)網(wǎng)絡(luò)模塊網(wǎng)絡(luò)模塊采用TD-SCDMA3G模塊，其具有上下行對(duì)稱，使用智能天線；網(wǎng)絡(luò)模塊將業(yè)務(wù)模塊產(chǎn)生的信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)； 所述信號(hào)采集模塊和業(yè)務(wù)模塊通過USB總線連接，業(yè)務(wù)模塊和網(wǎng)絡(luò)模塊通過TCP/IP方式相互連接，業(yè)務(wù)模塊和顯示模塊通過IXD接口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)采集模塊和無線傳感網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接，實(shí)時(shí)獲取無線傳感網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，在接收到某個(gè)路由通道的ID、MAC、LQI時(shí)，將消息數(shù)據(jù)放置到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后對(duì)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)信息中該通道繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D，將消息數(shù)據(jù)打包并發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述業(yè)務(wù)模塊的告警設(shè)備分析為如無線傳感網(wǎng)內(nèi)某設(shè)備距離遠(yuǎn)或者有遮擋導(dǎo)致LQI值低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表中該設(shè)備相鄰節(jié)點(diǎn)LQI相關(guān)性進(jìn)行綜合分析，同時(shí)計(jì)算可疑度，比較事先設(shè)置的相關(guān)閥值條件，將滿足條件的設(shè)備ID寫入告警名單。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述 的系統(tǒng),其特征在于,所述LQI值范圍為0-255，0表不信號(hào)強(qiáng)度最小，255表示信號(hào)強(qiáng)度最大；如果LQI值較低，說明信號(hào)強(qiáng)度低，則需要繞過遮擋物，或者縮短節(jié)點(diǎn)設(shè)備到上級(jí)路由設(shè)備的距離甚至重新部署該節(jié)點(diǎn)設(shè)備；如果LQI值高但丟包率較大或掉線次數(shù)較多，說明該區(qū)域存在其他無線設(shè)備干擾，需要選擇其他頻道避開干擾源；若該設(shè)備丟包率用Los表示，該設(shè)備單位時(shí)間掉線次數(shù)用Dc表示，可疑度用Q表示，則可疑度計(jì)算公式為Q=LQI -LosX IOOO-DcX 10，設(shè)置告警閥值條件為30，即若Q>30，則該設(shè)備網(wǎng)絡(luò)狀況滿足正常工作要求，不列入告警名單；若9〈30，則該設(shè)備網(wǎng)絡(luò)狀況低于正常工作要求，需要重新規(guī)劃該設(shè)備位置，并寫入告警名單。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)探測采集方法及系統(tǒng)，該方法通過接入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的中心網(wǎng)關(guān)設(shè)備，在線實(shí)時(shí)獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表，對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由表中的ID、MAC地址、LQI等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析采樣，繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D，生成告警信息等活動(dòng)，確定現(xiàn)有無線傳感網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否存在信號(hào)盲區(qū)及故障設(shè)備，系統(tǒng)能夠在信號(hào)探測采集完畢后，及時(shí)通過3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將采樣數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫噶繄D和告警信息等上傳到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)，以進(jìn)行更深層次的決策處理。
文檔編號(hào)H04W84/18GK102970771SQ20121047267
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者馬三元, 謝昆 申請(qǐng)人:西安大唐電信有限公司