一種工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重配置方法。
【背景技術(shù)】
[0002]“工業(yè)4.0”的概念席卷世界，各個(gè)大國紛紛意識(shí)到了傳統(tǒng)制造業(yè)的重要性。工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(IWSN，Industrial Wireless Sensor Networks)作為智能制造的核心，在設(shè)備參數(shù)檢測(cè)、操作安全預(yù)警、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)控等工業(yè)關(guān)鍵流程中起著舉足輕重的作用。重配置技術(shù)是工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的重要技術(shù)，該技術(shù)可以動(dòng)態(tài)配置網(wǎng)絡(luò)功能、彈性調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源，使網(wǎng)絡(luò)可以更靈活更智能地滿足日益復(fù)雜的工業(yè)需求。
[0003]傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重配置一般采用在應(yīng)用編程(I SP ,In-systemprogramming)配合燒寫器的方式，具有較高可靠性，但使用該方法需要實(shí)地進(jìn)行代碼更換，在實(shí)際應(yīng)用中具有很大的局限性，并且無法應(yīng)用于節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大的場(chǎng)景。而在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用的工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，可靠性要求高等特點(diǎn)，應(yīng)用傳統(tǒng)重配置手段更是難上加難。
[0004]因此本發(fā)明提出一種新型工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)重配置的方法，在傳感器節(jié)點(diǎn)上加入重配置模塊，在集中管理器上生成重配置更新文件。需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重配置時(shí)，將集中管理器上的更新文件劃分為數(shù)據(jù)包進(jìn)行通過發(fā)送。傳感器節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)包后，通過重配置模塊對(duì)自身進(jìn)行重配置，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)擁有新的網(wǎng)絡(luò)特性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重配置。
[0005]因此，需要提供一種工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重配置方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重配置方法，以解決當(dāng)前工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無法有效動(dòng)態(tài)配置網(wǎng)絡(luò)功能、彈性調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源等問題。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0008]—種工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重配置方法，包括如下步驟:
[0009]S1、將Sink節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)的程序存儲(chǔ)器劃分為啟動(dòng)引導(dǎo)區(qū)、程序運(yùn)行區(qū)和重配置數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)區(qū)；
[0010]S2、根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的功能，利用集中管理器生成重配置更新文件，并將重配置更新文件存儲(chǔ)在集中管理器的存儲(chǔ)區(qū)中；
[0011]S3、當(dāng)出現(xiàn)需要重配置的Sink節(jié)點(diǎn)和/或傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)，利用集中管理器將重配置更新文件拆分為重配置數(shù)據(jù)包，并將重配置數(shù)據(jù)包發(fā)送至網(wǎng)關(guān);利用網(wǎng)關(guān)對(duì)重配置數(shù)據(jù)包進(jìn)行入隊(duì)、解包等處理并根據(jù)重配置數(shù)據(jù)包的包頭信息向需要重配置的Sink節(jié)點(diǎn)和/或傳感器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)重配置數(shù)據(jù)包；
[0012]S4、需要重配置的Sink節(jié)點(diǎn)和/或傳感器節(jié)點(diǎn)收到重配置數(shù)據(jù)包后，其程序存儲(chǔ)器的重配置數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)重配置數(shù)據(jù)包，在存儲(chǔ)完構(gòu)成重配置更新文件的所有重配置數(shù)據(jù)包后，啟動(dòng)引導(dǎo)區(qū)從重配置數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)區(qū)中按包頭信息依次讀取重配置數(shù)據(jù)包中的重配置數(shù)據(jù)并將重配置數(shù)據(jù)放入程序運(yùn)行區(qū)還原為重配置更新文件，程序運(yùn)行區(qū)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)復(fù)位后執(zhí)行重配置更新文件，實(shí)現(xiàn)重配置。
[0013]優(yōu)選地，所述重配置數(shù)據(jù)包的包頭信息包括目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址、數(shù)據(jù)類型、Sink節(jié)點(diǎn)地址和數(shù)據(jù)包序列號(hào)。
[0014]優(yōu)選地，，步驟S3進(jìn)一步包括如下子步驟:
[0015]S3.1、利用集中管理器檢查重配置更新文件的大小，將重配置更新文件拆分為多個(gè)重配置數(shù)據(jù)包；
[0016]S3.2、利用集中管理器為重配置數(shù)據(jù)包添加包頭信息；
[0017]S3.3、利用集中管理器向所有需要重配置的Sink節(jié)點(diǎn)和/或傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送通知報(bào)文，通知其監(jiān)聽重配置數(shù)據(jù)包；
[0018]S3.4、集中管理器按數(shù)據(jù)包序列號(hào)依次向網(wǎng)關(guān)發(fā)送重配置數(shù)據(jù)包；
[0019]S3.5、利用網(wǎng)關(guān)對(duì)重配置數(shù)據(jù)包進(jìn)行入隊(duì)、解包處理并根據(jù)重配置數(shù)據(jù)包的包頭信息向相應(yīng)的Sink節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)重配置數(shù)據(jù)包；
[0020]若Sink節(jié)點(diǎn)就是需要重配置的節(jié)點(diǎn)，則Sink節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)重配置數(shù)據(jù)包用于自身的重配置；
[0021]若需要重配置的節(jié)點(diǎn)為傳感器節(jié)點(diǎn)，則Sink節(jié)點(diǎn)根據(jù)重配置數(shù)據(jù)包的包頭信息向該傳感器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)重配置數(shù)據(jù)包；
[0022]S3.6、所有重配置數(shù)據(jù)包發(fā)送完畢之后，集中管理器向所有需要重配置的Sink節(jié)點(diǎn)和/或傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送結(jié)束報(bào)文，通知其所有重配置數(shù)據(jù)包發(fā)送完畢。
[0023]優(yōu)選地，集中管理器和網(wǎng)關(guān)之間通信采用有線通信。
[0024]本發(fā)明的有益效果如下:
[0025]本發(fā)明所述技術(shù)方案適用于工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，特別是大規(guī)模工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可提高工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)重配置的效率，并在重配置過程中不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的正常運(yùn)行造成影響。
【附圖說明】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0027]圖1示出工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0028]圖2示出工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重配置方法的流程圖。
[0029]圖3示出集中管理器生成的重配置更新文件圖。
[0030]圖4示出重配置數(shù)據(jù)包的包格式示意圖。
[0031]圖5示出傳感器節(jié)點(diǎn)和Sink節(jié)點(diǎn)的程序儲(chǔ)存器的地址分配示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033]如圖1所示，應(yīng)用本實(shí)施例提供的工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重配置方法的工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括集中管理器、網(wǎng)關(guān)、Sink節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)，
[0034]集中管理器用于實(shí)現(xiàn)IWSN的集中化管理和維護(hù)，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)形成、新設(shè)備節(jié)點(diǎn)的加入配置以及網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)。在此過程中，集中管理器能夠配置現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、調(diào)度設(shè)備間的通信資源(時(shí)隙)、生成并維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的路由信息，診斷網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)以進(jìn)行及時(shí)的更新維護(hù)。
[0035]網(wǎng)關(guān)是連接由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成的無線網(wǎng)絡(luò)和工廠中其他自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的樞紐。網(wǎng)關(guān)可以進(jìn)行不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議間的轉(zhuǎn)化，從而提供了其他自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)通信的途徑，實(shí)現(xiàn)周期性、非周期性以及突發(fā)性的信息交互，方便了用戶級(jí)的網(wǎng)絡(luò)管理。
[0036]Sink節(jié)點(diǎn)，也稱為匯聚節(jié)點(diǎn)或基站節(jié)點(diǎn)，與網(wǎng)關(guān)直接相連，可以與傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線進(jìn)行通信，是連接網(wǎng)關(guān)和傳感器節(jié)點(diǎn)的“橋梁”；
[0037]傳感器節(jié)點(diǎn)，通常與工廠中的設(shè)備相連，接受網(wǎng)關(guān)的配置和調(diào)度，在網(wǎng)關(guān)的管理下采集數(shù)據(jù)并回傳給網(wǎng)關(guān)。
[0038]如圖2所示，本實(shí)施例提供的工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重配置方法包括如下步驟:
[0039 ] S1、將S i nk節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)的程序存儲(chǔ)器(FLASH)劃分為啟動(dòng)引導(dǎo)區(qū)、程序運(yùn)行區(qū)和重配置數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)區(qū)；
[0040]S2、根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的功能，利用集中管理器生成重配置更新文件，并將重配置更新文件存儲(chǔ)在集中管理器的存儲(chǔ)區(qū)中；
[0041]S3、當(dāng)出現(xiàn)需要重配置的Sink節(jié)點(diǎn)和/或傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)，利用集中管理器將重配置更新文件拆分為重配置數(shù)據(jù)包，并將重配置數(shù)據(jù)包發(fā)送至網(wǎng)關(guān);利用網(wǎng)關(guān)對(duì)重配置數(shù)據(jù)包進(jìn)行入隊(duì)、解包等處理并根據(jù)重配置數(shù)據(jù)包的包頭信息向需要重配置的Sink節(jié)點(diǎn)和/或傳感器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)重配置數(shù)據(jù)包；
[0042]S4、需要重配置的Sink節(jié)點(diǎn)和/或傳感器節(jié)點(diǎn)收到重配置數(shù)據(jù)包后，其程序存儲(chǔ)器的重配置數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)重配置數(shù)據(jù)包，在存儲(chǔ)完構(gòu)成重配置更新文件的所有重配置數(shù)據(jù)包后，啟動(dòng)引導(dǎo)區(qū)從重配置數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)區(qū)中按包頭信息依次讀取重配置數(shù)據(jù)包中的重配置數(shù)據(jù)并將重配置數(shù)據(jù)放入程序運(yùn)行區(qū)還原為重配置更新文件，程序運(yùn)行區(qū)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)復(fù)位后執(zhí)行重配置更新文件，實(shí)現(xiàn)重配置，待所有需要重配置的Sink節(jié)點(diǎn)和/或傳感器節(jié)點(diǎn)復(fù)位后，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的重配置完成，此時(shí)所有需要重配置的Sink節(jié)點(diǎn)和/或傳感器節(jié)點(diǎn)具有了重配置之后的新功能，即需要實(shí)現(xiàn)的功能。節(jié)點(diǎn)可按照新的功能采集設(shè)備數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等。
[0043]其中
[0044]在重配置的初始階段，集中管理器將更新文件劃分為若干數(shù)據(jù)包，其中每個(gè)數(shù)據(jù)包保存更新文件的一部分?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)關(guān)抵達(dá)Sink節(jié)點(diǎn)，經(jīng)Sink節(jié)點(diǎn)判斷后決定是該Sink節(jié)點(diǎn)自己接受還是通過無線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)至傳感器節(jié)點(diǎn)。當(dāng)集中管理器的數(shù)據(jù)包發(fā)送完畢之后，待重配置的傳感器節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)包還原成更新文件，隨后通過此更新文件，S