一種無線傳感器網(wǎng)絡的檢測方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力無線傳感網(wǎng)技術領域，具體地，涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡的檢測 方法和裝置。
【背景技術】
[0002] 微傳感概念及節(jié)點的無線連接使無線傳感器網(wǎng)絡在電力測控領域具有很高的理 論和現(xiàn)實意義，無線傳感器網(wǎng)絡以其低成本、低功耗等特點，在電力領域有著廣泛的應用。
[0003] 心跳包是網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流中一種自定義協(xié)議，固定信息、循環(huán)發(fā)送的數(shù)據(jù)包，在電力無 線傳感器網(wǎng)絡中作為在線狀態(tài)檢測、狀態(tài)匯報方式、網(wǎng)絡同步或其他定時機制的應用而普 遍存在。心跳協(xié)議作為一種在傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)用來檢測節(jié)點狀態(tài)的關鍵技術，目前主要分 類三類：簡單心跳協(xié)議、經(jīng)典加速心跳協(xié)議及基于選舉算法的心跳協(xié)議。
[0004] 由于變電站設備通常不能停電以檢修無線傳感器等二次設備，變電站高壓帶電設 備的無線傳感器節(jié)點不具備隨意更換電池的條件，所以變電站傳感器網(wǎng)絡要求傳感器節(jié)點 具備低功耗長時間工作能力。此外，由于電力設備長時間保持在一定的工作狀態(tài)下，設備參 數(shù)在一定時間內(nèi)基本不會發(fā)生變化，因此傳感器通常休眠時間遠大于工作時間（10000倍 以上）。同時，電力無線傳感器網(wǎng)絡中，包含多種類型的傳感器節(jié)點，他們對工作周期的要 求各不相同。
[0005] 但是在現(xiàn)有技術中，在使用心跳檢測方法對無線傳感器網(wǎng)絡進行檢測的過程中存 在以下問題：無法適應傳感器低功耗和大占空比工作時間的特性，檢測效率低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 為了解決現(xiàn)有技術中存在的對無線傳感器網(wǎng)絡進行檢測功耗過大的問題，本發(fā)明 提出了一種無線傳感器網(wǎng)絡的檢測方法和裝置。
[0007] 本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡的檢測方法包括：
[0008] 傳感器節(jié)點根據(jù)設定的心跳周期向SINK節(jié)點發(fā)送心跳信息；
[0009] 判斷SINK節(jié)點是否在規(guī)定時間內(nèi)接收到心跳信息；
[0010] 如果SINK節(jié)點未接收到心跳信息，則向傳感器節(jié)點發(fā)送詢問信息；
[0011] 判斷SINK節(jié)點是否接收到傳感器節(jié)點對詢問信息的應答信息；
[0012] 如果SINK節(jié)點未接收到應答信息，則向主控節(jié)點上報傳感器節(jié)點故障。
[0013] 本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡的檢測方法，SINK節(jié)點與傳感器節(jié)點之間的心跳信息通 信采取單向通信方式，僅從傳感器節(jié)點向SINK節(jié)點發(fā)送心跳包，SINK節(jié)點只接收來自傳感 器的心跳包，而不向傳感器發(fā)送心跳包；傳感器節(jié)點根據(jù)自身生命周期、工作時間、失效概 率與失效模型預測，動態(tài)調(diào)整心跳周期。降低了傳感器的功耗，提高了對無線傳感器網(wǎng)絡的 檢測效率。
[0014] 本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡的檢測裝置包括：
[0015] 心跳發(fā)送模塊，用于傳感器節(jié)點根據(jù)設定的心跳周期向SINK節(jié)點發(fā)送心跳信息；
[0016] 心跳判斷模塊，用于判斷SINK節(jié)點是否在規(guī)定時間內(nèi)接收到心跳信息；
[0017] 心跳詢問模塊，用于如果SINK節(jié)點未接收到心跳信息，則向傳感器節(jié)點發(fā)送詢問 信息；
[0018] 應答判斷模塊，用于判斷SINK節(jié)點是否接收到傳感器節(jié)點對詢問信息的應答信 息；
[0019] 故障上報模塊，用于如果SINK節(jié)點未接收到應答信息，則向主控節(jié)點上報傳感器 節(jié)點故障。
[0020] 本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡的檢測裝置，SINK節(jié)點與傳感器節(jié)點之間的心跳信息通 信采取單向通信方式，僅從傳感器節(jié)點向SINK節(jié)點發(fā)送心跳包，SINK節(jié)點只接收來自傳感 器的心跳包，而不向傳感器發(fā)送心跳包；傳感器節(jié)點根據(jù)自身生命周期、工作時間、失效概 率與失效模型預測，動態(tài)調(diào)整心跳周期。降低了傳感器的功耗，提高了對無線傳感器網(wǎng)絡的 檢測效率。
[0021] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明 書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。
[0022] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0023] 附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發(fā)明的實 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0024] 圖1為本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡的檢測方法的流程圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明的傳感器工作時間與心跳周期的關系圖；
[0026] 圖3為本發(fā)明實施例的心跳周期調(diào)整示意圖；
[0027] 圖4為本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡的檢測裝置的結構圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細描述，但應當理解本發(fā)明的保 護范圍并不受【具體實施方式】的限制。
[0029] 為了解決現(xiàn)有技術中存在的對無線傳感器網(wǎng)絡進行檢測功耗過大的問題，本發(fā)明 提出了一種無線傳感器網(wǎng)絡的檢測方法和裝置。
[0030] 微機電系統(tǒng)、片上系統(tǒng)、無線通信和低功耗嵌入式技術的飛速發(fā)展，孕育出無線傳 感器網(wǎng)絡，并以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點帶來了信息感知的一場變革。無 線傳感器網(wǎng)絡是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點，通過無線通信方式形成 的一個多跳自組織網(wǎng)絡。
[0031] 電力無線傳感器網(wǎng)絡采用星型組網(wǎng)方式，SINK節(jié)點作為簇頭采用有源供電方式， 其作用就是收集其通信范圍內(nèi)的傳感器節(jié)點采集的信息，各傳感器節(jié)點的作用就是負責采 集信息和向SINK節(jié)點發(fā)送采集到的信息。
[0032] 對于傳感器節(jié)點，為了節(jié)約電能，相對于工作時間，傳感器長時間處于休眠狀態(tài)， 心跳周期相應地設置得較長，但只要傳感器節(jié)點處于正常工作狀態(tài)，就只需要通過心跳信 息定時向SINK節(jié)點匯報自身當前狀態(tài)一即傳感器正常在線工作或休眠。如果傳感器節(jié)點 發(fā)生故障，則無法向SINK節(jié)點正常發(fā)送心跳信息，SINK節(jié)點就能通過心跳信息判斷傳感器 節(jié)點故障。傳感器節(jié)點不用關心SINK節(jié)點的故障，SINK節(jié)點的故障是通過SINK節(jié)點與主 控節(jié)點之間的心跳信息來進行檢測的。
[0033] 對于SINK節(jié)點，只需要接收來自傳感器節(jié)點的心跳信息，而不需要向傳感器節(jié)點 發(fā)送心跳信息，這樣可以節(jié)省傳感器節(jié)點監(jiān)聽、偵測和接收心跳信息的能量。如果傳感器節(jié) 點出現(xiàn)故障，SINK節(jié)點不能在規(guī)定時間內(nèi)收到來自傳感器節(jié)點的心跳信息，則SINK節(jié)點判 斷傳感器節(jié)點故障并向主控節(jié)點匯報。因此，SINK節(jié)點和傳感器節(jié)點之間的心跳通信可以 優(yōu)化為單向通信；傳感器節(jié)點無需接收來自SINK節(jié)點的心跳信息，節(jié)省了傳感器節(jié)點的能 量。
[0034] 如圖1所示，本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡的檢測方法包括：
[0035] 步驟S101:傳感器節(jié)點根據(jù)設定的心跳周期向SINK節(jié)點發(fā)送心跳信息；
[0036] 步驟S102:判斷SINK節(jié)點是否接收到傳感器節(jié)點發(fā)送的心跳信息；
[0037] 步驟S103:如果SINK節(jié)點未接收到心跳信息，則向傳感器節(jié)點發(fā)送詢問信息；
[0038] 步驟S104:SINK節(jié)點向傳感器節(jié)點發(fā)送完詢問信息后，判斷是否接收到傳感器節(jié) 點的應答信息；
[0039] 步驟S105 :如果SINK節(jié)點未接收到應答信息，則認為傳感器節(jié)點發(fā)生故障，并向 主控節(jié)點進行上報，記錄傳感器節(jié)點的故障時間；
[0040] 如果SINK節(jié)點接收到傳感器節(jié)點對詢問信息的應答信息，則說明傳感器節(jié)點無 故障；
[0041] 步驟S106 :根據(jù)韋伯分布函數(shù)，基于傳感器的特征壽命和故障時間，建立傳感器 失效預測模型，根據(jù)傳感器失效預測模型的預測結果，動態(tài)調(diào)整心跳周期；
[0042] 傳感器失效預測模型主要包括：
[0043] 根據(jù)以下公式計算傳感器的失效概率：
[0044] 根據(jù)以下公式計算傳感器的可靠度：
[0045] 根據(jù)以下公式計算傳感器失效的概率密度
[0046] 其中P為傳感器的特征壽命，0為傳感器故障時間的形狀分布。
[0047] 本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡的檢測方法，S