一種基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置，其包括傳感器網(wǎng)絡節(jié)點和監(jiān)測中心服務器，所述傳感器網(wǎng)絡節(jié)點布置在被測部位并與監(jiān)測中心服務器通過局域網(wǎng)相連接，監(jiān)測中心服務器通過網(wǎng)絡向遠程用戶提供數(shù)據(jù)服務或發(fā)出預警信息；所述傳感器網(wǎng)絡節(jié)點包括：采用橢圓定位法進行定位的傳感器網(wǎng)絡定位模塊、用于對傳感器的費用和能量進行約束的傳感器約束模塊、采用色素增感型光電池供能的自供電模塊和數(shù)據(jù)修正模塊。本發(fā)明使用壽命長，監(jiān)測精度高，加快了傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的定位速度，且對傳感器的費用和能量進行約束，最大限度的節(jié)省了監(jiān)測成本。
【專利說明】
一種基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及故障監(jiān)測應用領域，具體涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝 置。
【背景技術】
[0002] 在安全監(jiān)測中，傳感器往往分布于電力系統(tǒng)中的關鍵點或薄弱點。這些測點布局 較分散，而且由于被監(jiān)測對象的類型不同往往位于不同的位置。隨著監(jiān)測時間推移以及感 測數(shù)據(jù)量的增長，在傳感器的管理、感測數(shù)據(jù)的組織上存在較大的困難，而對于傳感器網(wǎng)絡 節(jié)點所采集到的數(shù)據(jù)必須結合其在測量坐標系內的位置信息才有意義。
[0003] 此外，監(jiān)測所使用的傳感器工作能耗大且容易受到溫度等環(huán)境的影響，導致傳感 器所測得的數(shù)據(jù)準確度降低，并進一步影響了監(jiān)測的精度和成本。
【發(fā)明內容】
[0004] 針對上述問題，本發(fā)明提供一種可以快速定位傳感器網(wǎng)絡節(jié)點、同時對傳感器的 費用和能量進行約束、精確度較高的基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置。
[0005] 本發(fā)明的目的采用以下技術方案來實現(xiàn)：
[0006] -種基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置，包括傳感器網(wǎng)絡節(jié)點、局域網(wǎng)、監(jiān)測中心 服務器和短信報警模塊，所述傳感器網(wǎng)絡節(jié)點布置在被測部位并與監(jiān)測中心服務器通過局 域網(wǎng)相連接，監(jiān)測中心服務器通過網(wǎng)絡向遠程用戶提供數(shù)據(jù)服務或發(fā)出預警信息，也可通 過短信報警模塊發(fā)出預警短信，其特征是，所述傳感器網(wǎng)絡節(jié)點包括：
[0007] (1)傳感器網(wǎng)絡定位模塊，用于獲取傳感器網(wǎng)絡節(jié)點自身位置信息，其包括依次連 接的任務驅動子模塊、定位子模塊和信號處理子模塊，所述任務驅動子模塊通過局域網(wǎng)與 監(jiān)測中心服務器連接，任務驅動子模塊驅動定位子模塊獲取特定傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的自身位 置信息，所述信號處理子模塊讀取所述特定傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的自身位置信息后將自身位置 信息送至所述監(jiān)測中心服務器;所述定位子模塊采用橢圓定位法進行定位，定位時設置傳 感器網(wǎng)絡節(jié)點的坐標為(x，y)，參考節(jié)點的坐標為(x n，yn)，n=A，B，C，D，以(χα,υα)作為第一 參考節(jié)點的坐標，以(Xm，y m)作為第二參考節(jié)點的坐標，定位方程為：
[0008]
[0009 ]其中，m = B，C，D，cU為傳感器網(wǎng)絡節(jié)點到第一參考節(jié)點、第二參考節(jié)點的距離和， 求解方程得到傳感器的位置；
[0010] (2)傳感器約束模塊，用于對傳感器的費用和能量進行約束，將傳感器網(wǎng)絡表示為 無向帶權連接圖1=0丄），1^表示網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)兒表示雙向鏈路集，約束函數(shù)為：
[0011]
[0012] 其中，fb、fd、fdj、fp^別為帶寬、延時、延時抖動、丟包率懲罰函數(shù)，A、B、C、D分別為 5、以4上1的加權系數(shù),[乙1郵（1) + [拍扣(11)]為費用約束,[乙1_(1) +乙11_(11)]為能量 約束；
[0013]當傳感器網(wǎng)絡路由滿足帶寬、延時、延時抖動、丟包率約束條件時，f b、f d、f dj、f pl的 取值皆為1，其他情況fb、fd、fdj、fPi的取值皆在(0，1)范圍內，費用約束和能量約束應當在滿 足帶寬、延時、延時抖動及丟包率約束的條件下取最小值；
[0014] (3)自供電模塊，用于向傳感器供能，其包括可在光照條件下向傳感器持續(xù)供能的 色素增感型光電池；
[0015] 進一步地，所述基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置還包括數(shù)據(jù)修正模塊和與信號 處理子模塊連接的電源檢測模塊；
[0016] 所述數(shù)據(jù)修正模塊用于對傳感器采集的數(shù)據(jù)進行校正，校正后的數(shù)據(jù)送往監(jiān)測中 心服務器，設置校正因子
其中To為當?shù)仄骄鶞囟龋琓為傳感器采集數(shù)據(jù) 時的實時溫度，m為根據(jù)傳感器類型選擇的修正系數(shù)，設置m的取值在(0,0.05)范圍內，則
[0017] T彡To時，校正公式為：
[0018]
[0019]
[0020]
[0021] 兵〒，Y73田傳恐益米果的一狃雙煙，?χ為校正后數(shù)據(jù)；
[0022]所述信號處理子模塊讀取電源檢測模塊檢測的傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的電源信息，進而 將傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的電源信息發(fā)送至所述監(jiān)測中心服務器。
[0023]進一步地，在采集數(shù)據(jù)前，采用TPSN算法來實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡的時鐘同步，具體 為在待同步節(jié)點處的本地時鐘加上時鐘偏差，完成節(jié)點的時鐘同步。
[0024]本發(fā)明的有益效果為：
[0025] 1、對傳感器網(wǎng)絡節(jié)點進行定位是準確監(jiān)測的前提，設置采用橢圓定位法的傳感器 網(wǎng)絡定位模塊，簡化了定位計算，加快了傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的定位速度，迅速建立起對故障的 監(jiān)測體系；
[0026] 2、通過設定傳感器約束模塊，用于對傳感器的費用和能量進行約束，能夠在對故 障進行有效監(jiān)測的前提下最大限度的節(jié)省監(jiān)測成本；
[0027] 3、一般傳感器節(jié)點使用一段時間后，自身攜帶的電源耗盡而失效，設置在光照條 件下向傳感器持續(xù)供能的色素增感型光電池，延長了故障監(jiān)測裝置的使用壽命；
[0028] 4、設置用于對傳感器采集的數(shù)據(jù)進行校正的數(shù)據(jù)修正模塊，提高了基于無線傳感 器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置的監(jiān)測精度。
【附圖說明】
[0029]利用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發(fā)明的任何限 制，對于本領域的普通技術人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得 其它的附圖。
[0030]圖1是本發(fā)明各模塊間的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 結合以下實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0032] 實施例1
[0033] 參見圖1，本實施例一種基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置，包括傳感器網(wǎng)絡節(jié) 點、局域網(wǎng)、監(jiān)測中心服務器和短信報警模塊，所述傳感器網(wǎng)絡節(jié)點布置在被測部位并與監(jiān) 測中心服務器通過局域網(wǎng)相連接，監(jiān)測中心服務器通過網(wǎng)絡向遠程用戶提供數(shù)據(jù)服務或發(fā) 出預警信息，也可通過短信報警模塊發(fā)出預警短信，其特征是，所述傳感器網(wǎng)絡節(jié)點包括： [0034] (1)傳感器網(wǎng)絡定位模塊，用于獲取傳感器網(wǎng)絡節(jié)點自身位置信息，其包括依次連 接的任務驅動子模塊、定位子模塊和信號處理子模塊，所述任務驅動子模塊通過局域網(wǎng)與 監(jiān)測中心服務器連接，任務驅動子模塊驅動定位子模塊獲取特定傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的自身位 置信息，所述信號處理子模塊讀取所述特定傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的自身位置信息后將自身位置 信息送至所述監(jiān)測中心服務器;所述定位子模塊采用橢圓定位法進行定位，定位時設置傳 感器網(wǎng)絡節(jié)點的坐標為(x，y)，參考節(jié)點的坐標為(x n，yn)，n=A，B，C，D，以(χα,υα)作為第一 參考節(jié)點的坐標，以（Xm , ym)作為第二參考節(jié)點的坐標，定位方程為：
[0035]
[0036]其中，m = B，C，D，dAm為傳感器網(wǎng)絡節(jié)點到第一參考節(jié)點、第二參考節(jié)點的距離和， 求解方程得到傳感器的位置；
[0037] (2)傳感器約束模塊，用于對傳感器的費用和能量進行約束，將傳感器網(wǎng)絡表示為 無向帶權連接圖W = (N, L)，N表示網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)，L衷示雙向鏈路集，約東函數(shù)為：
[0038]
[0039 ] 其中，fb、fd、fdj、fpi分別為帶寬、延時、延時抖動、丟包率懲罰函數(shù)，A、B、C、D分別為 &、以4上1的加權系數(shù),[乙1郵（1)+乙娜(3(11)]為費用約束,[乙1_(1)+乙11_(11)]為能量 約束；
[0040] 當傳感器網(wǎng)絡路由滿足帶寬、延時、延時抖動、丟包率約束條件時，fb、fd、fdj、f Pi的 取值皆為1，其他情況fb、fd、fdj、fPi的取值皆在(0，1)范圍內，費用約束和能量約束應當在滿 足帶寬、延時、延時抖動及丟包率約束的條件下取最小值；
[0041] (3)自供電模塊，用于向傳感器供能，其包括可在光照條件下向傳感器持續(xù)供能的 色素增感型光電池；
[0042]進一步地，所述基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置還包括數(shù)據(jù)修正模塊和與信號 處理子模塊連接的電源檢測模塊；
[0043]所述數(shù)據(jù)修正模塊用于對傳感器采集的數(shù)據(jù)進行校正，校正后的數(shù)據(jù)送往監(jiān)測中 心服務器，設置校正因虧
其中To為當?shù)仄骄鶞囟?，T為傳感器采集數(shù)據(jù) 時的實時溫度，m為根據(jù)傳感器類型選擇的修正系數(shù)，設置m的取值在(0,0.05)范圍內，則 [0044] T彡To時，校正公式為：
[0045]
[0046]
[0047]
[0048] 其中，Y為由傳感器采集的一組數(shù)據(jù)，Yx為校正后數(shù)據(jù)；
[0049] 所述信號處理子模塊讀取電源檢測模塊檢測的傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的電源信息，進而 將傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的電源信息發(fā)送至所述監(jiān)測中心服務器。
[0050] 進一步地，在采集數(shù)據(jù)前，采用TPSN算法來實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡的時鐘同步，具體 為在待同步節(jié)點處的本地時鐘加上時鐘偏差，完成節(jié)點的時鐘同步。
[0051] 本實施例加快了傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的定位速度，設置在光照條件下向傳感器持續(xù)供 能的色素增感型光電池延長了監(jiān)測裝置的使用壽命;傳感器網(wǎng)絡路由滿足帶寬、延時、延時 抖動、丟包率約束條件，&44<^、4 1的取值皆為1，監(jiān)測成本相對降低了10%;根據(jù)傳感器 類型選擇的修正系數(shù)m取值為0.01，監(jiān)測精度相對提高了2%。
[0052] 實施例2
[0053]參見圖1，本實施例一種基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置，包括傳感器網(wǎng)絡節(jié) 點、局域網(wǎng)、監(jiān)測中心服務器和短信報警模塊，所述傳感器網(wǎng)絡節(jié)點布置在被測部位并與監(jiān) 測中心服務器通過局域網(wǎng)相連接，監(jiān)測中心服務器通過網(wǎng)絡向遠程用戶提供數(shù)據(jù)服務或發(fā) 出預警信息，也可通過短信報警模塊發(fā)出預警短信，其特征是，所述傳感器網(wǎng)絡節(jié)點包括： [0054] (1)傳感器網(wǎng)絡定位模塊，用于獲取傳感器網(wǎng)絡節(jié)點自身位置信息，其包括依次連 接的任務驅動子模塊、定位子模塊和信號處理子模塊，所述任務驅動子模塊通過局域網(wǎng)與 監(jiān)測中心服務器連接，任務驅動子模塊驅動定位子模塊獲取特定傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的自身位 置信息，所述信號處理子模塊讀取所述特定傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的自身位置信息后將自身位置 信息送至所述監(jiān)測中心服務器;所述定位子模塊采用橢圓定位法進行定位，定位時設置傳 感器網(wǎng)絡節(jié)點的坐標為(x，y)，參考節(jié)點的坐標為(x n，yn)，n=A，B，C，D，以(χα,υα)作為第一 參考節(jié)點的坐標，以(Xm，ym)作為第二參考節(jié)點的坐標，定位方程為：
[0055]
[0050]其中，m = B，C，D，dAm為傳感器網(wǎng)絡節(jié)點到第一參考節(jié)點、第二參考節(jié)點的距離和， 求解方程得到傳感器的位置；
[0057] (2)傳感器約束模塊，用于對傳感器的費用和能量進行約束，將傳感器網(wǎng)絡表示為 無向帶權連接圖1=0丄），1^表示網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)兒表示雙向鏈路集，約束函數(shù)為：
[0058]
[0059 ] 其中，fb、fd、fdj、fpi分別為帶寬、延時、延時抖動、丟包率懲罰函數(shù)，A、B、C、D分別為 &、以4上1的加權系數(shù),[乙1郵（1)+乙娜(3(11)]為費用約束,[乙1_(1)+乙11_(11)]為能量 約束；
[0060]當傳感器網(wǎng)絡路由滿足帶寬、延時、延時抖動、丟包率約束條件時，fb、fd、fdj、f Pi的 取值皆為1，其他情況fb、fd、fdj、fPi的取值皆在(0，1)范圍內，費用約束和能量約束應當在滿 足帶寬、延時、延時抖動及丟包率約束的條件下取最小值；
[0061] (3)自供電模塊，用于向傳感器供能，其包括可在光照條件下向傳感器持續(xù)供能的 色素增感型光電池；
[0062]進一步地，所述基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置還包括數(shù)據(jù)修正模塊和與信號 處理子模塊連接的電源檢測模塊；
[0063]所述數(shù)據(jù)修正模塊用于對傳感器采集的數(shù)據(jù)進行校正，校正后的數(shù)據(jù)送往監(jiān)測中 心服務器，設置校正因子
其中To為當?shù)仄骄鶞囟?，T為傳感器采集數(shù)據(jù) 時的實時溫度，m為根據(jù)傳感器類型選擇的修正系數(shù)，設置m的取值在(0,0.05)范圍內，則
[0064] T彡To時，校正公式為：
[0065]
[0066]
[0067]
[0068] 兵甲，Y艿田傳惣器米果的一紐數(shù)據(jù)，Yx為校正后數(shù)據(jù)；
[0069] 所述信號處理子模塊讀取電源檢測模塊檢測的傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的電源信息，進而 將傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的電源信息發(fā)送至所述監(jiān)測中心服務器。
[0070] 進一步地，在采集數(shù)據(jù)前，采用TPSN算法來實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡的時鐘同步，具體 為在待同步節(jié)點處的本地時鐘加上時鐘偏差，完成節(jié)點的時鐘同步。
[0071] 本實施例加快了傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的定位速度，設置在光照條件下向傳感器持續(xù)供 能的色素增感型光電池延長了監(jiān)測裝置的使用壽命;傳感器網(wǎng)絡路由不滿足帶寬、延時、延 時抖動、丟包率約束條件，&;;』4 1的取值皆為0.2，監(jiān)測成本相對降低了15%;根據(jù)傳 感器類型選擇的修正系數(shù)m取值為0.02，監(jiān)測精度相對提高了3%。
[0072] 實施例3
[0073]參見圖1，本實施例一種基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置，包括傳感器網(wǎng)絡節(jié) 點、局域網(wǎng)、監(jiān)測中心服務器和短信報警模塊，所述傳感器網(wǎng)絡節(jié)點布置在被測部位并與監(jiān) 測中心服務器通過局域網(wǎng)相連接，監(jiān)測中心服務器通過網(wǎng)絡向遠程用戶提供數(shù)據(jù)服務或發(fā) 出預警信息，也可通過短信報警模塊發(fā)出預警短信，其特征是，所述傳感器網(wǎng)絡節(jié)點包括： [0074] (1)傳感器網(wǎng)絡定位模塊，用于獲取傳感器網(wǎng)絡節(jié)點自身位置信息，其包括依次連 接的任務驅動子模塊、定位子模塊和信號處理子模塊，所述任務驅動子模塊通過局域網(wǎng)與 監(jiān)測中心服務器連接，任務驅動子模塊驅動定位子模塊獲取特定傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的自身位 置信息，所述信號處理子模塊讀取所述特定傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的自身位置信息后將自身位置 信息送至所述監(jiān)測中心服務器;所述定位子模塊采用橢圓定位法進行定位，定位時設置傳 感器網(wǎng)絡節(jié)點的坐標為(x，y)，參考節(jié)點的坐標為(x n，yn)，n=A，B，C，D，以(χα,υα)作為第一 參考節(jié)點的坐標，以(Xm，ym)作為第二參考節(jié)點的坐標，定位方程為：
[0075]
[0076] 具中，m = B，C，U，cW為傳感器IWJ絡節(jié)點到弟一篸考節(jié)點、第二參考節(jié)點的距離和， 求解方程得到傳感器的位置；
[0077] (2)傳感器約束模塊，用于對傳感器的費用和能量進行約束，將傳感器網(wǎng)絡表示為 無向帶權連接圖1=0丄），1^表示網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)兒表示雙向鏈路集，約束函數(shù)為：
[0078]
[0079 ]其中，fb、fd、fdj、fpi分別為帶寬、延時、延時抖動、丟包率懲罰函數(shù)，A、B、C、D分別為 &、以4上1的加權系數(shù),[乙1郵（1)+乙娜(3(11)]為費用約束,[乙1_(1)+乙11_(11)]為能量 約束；
[0080] 當傳感器網(wǎng)絡路由滿足帶寬、延時、延時抖動、丟包率約束條件時，fb、fd、fdj、f Pi的 取值皆為1，其他情況fb、fd、fdj、fPi的取值皆在(0，1)范圍內，費用約束和能量約束應當在滿 足帶寬、延時、延時抖動及丟包率約束的條件下取最小值；
[0081] (3)自供電模塊，用于向傳感器供能，其包括可在光照條件下向傳感器持續(xù)供能的 色素增感型光電池；
[0082]進一步地，所述基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置還包括數(shù)據(jù)修正模塊和與信號 處理子模塊連接的電源檢測模塊；
[0083]所述數(shù)據(jù)修正模塊用于對傳感器采集的數(shù)據(jù)進行校正，校正后的數(shù)據(jù)送往監(jiān)測中 心服務器，設置校正因弓
其中To為當?shù)仄骄鶞囟?，T為傳感器采集數(shù)據(jù) 時的實時溫度，m為根據(jù)傳感器類型選擇的修正系數(shù)，設置m的取值在(0,0.05)范圍內，則
[0084] T彡To時，校正公式為：
[0085]
[0086]
[0087]
[0088]其中，Y為由傳感器采集的一組數(shù)據(jù)，Yx為校正后數(shù)據(jù)；
[0089] 所述信號處理子模塊讀取電源檢測模塊檢測的傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的電源信息，進而 將傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的電源信息發(fā)送至所述監(jiān)測中心服務器。
[0090] 進一步地，在采集數(shù)據(jù)前，采用TPSN算法來實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡的時鐘同步，具體 為在待同步節(jié)點處的本地時鐘加上時鐘偏差，完成節(jié)點的時鐘同步。
[0091] 本實施例加快了傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的定位速度，設置在光照條件下向傳感器持續(xù)供 能的色素增感型光電池延長了監(jiān)測裝置的使用壽命;傳感器網(wǎng)絡路由不滿足帶寬、延時、延 時抖動、丟包率約束條件，&、〇4 (^、仇1的取值皆為0.4，監(jiān)測成本相對降低了8%;根據(jù)傳感 器類型選擇的修正系數(shù)m取值為0.03，監(jiān)測精度相對提高了5%。
[0092] 實施例4
[0093]參見圖1，本實施例一種基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置，包括傳感器網(wǎng)絡節(jié) 點、局域網(wǎng)、監(jiān)測中心服務器和短信報警模塊，所述傳感器網(wǎng)絡節(jié)點布置在被測部位并與監(jiān) 測中心服務器通過局域網(wǎng)相連接，監(jiān)測中心服務器通過網(wǎng)絡向遠程用戶提供數(shù)據(jù)服務或發(fā) 出預警信息，也可通過短信報警模塊發(fā)出預警短信，其特征是，所述傳感器網(wǎng)絡節(jié)點包括：
[0094] (1)傳感器網(wǎng)絡定位模塊，用于獲取傳感器網(wǎng)絡節(jié)點自身位置信息，其包括依次連 接的任務驅動子模塊、定位子模塊和信號處理子模塊，所述任務驅動子模塊通過局域網(wǎng)與 監(jiān)測中心服務器連接，任務驅動子模塊驅動定位子模塊獲取特定傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的自身位 置信息，所述信號處理子模塊讀取所述特定傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的自身位置信息后將自身位置 信息送至所述監(jiān)測中心服務器;所述定位子模塊采用橢圓定位法進行定位，定位時設置傳 感器網(wǎng)絡節(jié)點的坐標為(x，y)，參考節(jié)點的坐標為(x n，yn)，n=A，B，C，D，以(χα,υα)作為第一 參考節(jié)點的坐標，以(Xm，ym)作為第二參考節(jié)點的坐標，定位方程為：
[0095] ， 胃
[0096]其中，m = B，C，D，dAm為傳感器網(wǎng)絡節(jié)點到第一參考節(jié)點、第二參考節(jié)點的距離和， 求解方程得到傳感器的位置；
[0097] (2)傳感器約束模塊，用于對傳感器的費用和能量進行約束，將傳感器網(wǎng)絡表示為 無向帶權連培圖W = (N. U . N壽元網(wǎng)絡書占教.L壽元雙向鏈路隹.約市?教為，
[0098]
[0099 ]其中，fb、fd、fdj、fPi分別為帶寬、延時、延時抖動、丟包率懲罰函數(shù)，A、B、C、D分別為 &、以4上1的加權系數(shù),[乙1郵（1)+乙娜(3(11)]為費用約束,[乙1_(1)+乙11_(11)]為能量 約束；
[0100]當傳感器網(wǎng)絡路由滿足帶寬、延時、延時抖動、丟包率約束條件時，fb、fd、fdj、f Pi的 取值皆為1，其他情況fb、fd、fdj、fPi的取值皆在(0，1)范圍內，費用約束和能量約束應當在滿 足帶寬、延時、延時抖動及丟包率約束的條件下取最小值；
[0101] (3)自供電模塊，用于向傳感器供能，其包括可在光照條件下向傳感器持續(xù)供能的 色素增感型光電池；
[0102] 進一步地，所述基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置還包括數(shù)據(jù)修正模塊和與信號 處理子模塊連接的電源檢測模塊；
[0103] 所述數(shù)據(jù)修正模塊用于對傳感器采集的數(shù)據(jù)進行校正，校正后的數(shù)據(jù)送往監(jiān)測中 心服務器，設置校正因=
其中To為當?shù)仄骄鶞囟?，T為傳感器采集數(shù)據(jù) 時的實時溫度，m為根據(jù)傳感器類型選擇的修正系數(shù)，設置m的取值在(0,0.05)范圍內，則
[0104] T彡To時，校正公式為：
[0105]
[0106]
[0107]
[0108] 其中，Y為由傳感器采集的一組數(shù)據(jù)，Yx為校正后數(shù)據(jù)；
[0109] 所述信號處理子模塊讀取電源檢測模塊檢測的傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的電源信息，進而 將傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的電源信息發(fā)送至所述監(jiān)測中心服務器。
[0110] 進一步地，在采集數(shù)據(jù)前，采用TPSN算法來實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡的時鐘同步，具體 為在待同步節(jié)點處的本地時鐘加上時鐘偏差，完成節(jié)點的時鐘同步。
[0111]本實施例加快了傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的定位速度，設置在光照條件下向傳感器持續(xù)供 能的色素增感型光電池延長了監(jiān)測裝置的使用壽命;傳感器網(wǎng)絡路由不滿足帶寬、延時、延 時抖動、丟包率約束條件，&;;』4 1的取值皆為0.6，監(jiān)測成本相對降低了15%;根據(jù)傳 感器類型選擇的修正系數(shù)m取值為0.04，監(jiān)測精度相對提高了4%。
[0112] 實施例5
[0113] 參見圖1，本實施例一種基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置，包括傳感器網(wǎng)絡節(jié) 點、局域網(wǎng)、監(jiān)測中心服務器和短信報警模塊，所述傳感器網(wǎng)絡節(jié)點布置在被測部位并與監(jiān) 測中心服務器通過局域網(wǎng)相連接，監(jiān)測中心服務器通過網(wǎng)絡向遠程用戶提供數(shù)據(jù)服務或發(fā) 出預警信息，也可通過短信報警模塊發(fā)出預警短信，其特征是，所述傳感器網(wǎng)絡節(jié)點包括： [0114] (1)傳感器網(wǎng)絡定位模塊，用于獲取傳感器網(wǎng)絡節(jié)點自身位置信息，其包括依次連 接的任務驅動子模塊、定位子模塊和信號處理子模塊，所述任務驅動子模塊通過局域網(wǎng)與 監(jiān)測中心服務器連接，任務驅動子模塊驅動定位子模塊獲取特定傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的自身位 置信息，所述信號處理子模塊讀取所述特定傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的自身位置信息后將自身位置 信息送至所述監(jiān)測中心服務器;所述定位子模塊采用橢圓定位法進行定位，定位時設置傳 感器網(wǎng)絡節(jié)點的坐標為(x，y)，參考節(jié)點的坐標為(x n，yn)，n=A，B，C，D，以(χα,υα)作為第一 參考節(jié)點的坐標，以(Xm，ym)作為第二參考節(jié)點的坐標，定位方程為：
[0115]
[0116] 其中，m = B，C，D，dAm為傳感器網(wǎng)絡節(jié)點到第一參考節(jié)點、第二參考節(jié)點的距離和， 求解方程得到傳感器的位置；
[0117] (2)傳感器約束模塊，用于對傳感器的費用和能量進行約束，將傳感器網(wǎng)絡表示為 無向帶權連接圖1=0丄），1^表示網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)兒表示雙向鏈路集，約束函數(shù)為：
[0118]
[0119] 其中，fb、fd、fdj、fPi分別為帶寬、延時、延時抖動、丟包率懲罰函數(shù)，A、B、C、D分別為 &、以4上1的加權系數(shù),[乙1郵（1)+乙娜(3(11)]為費用約束,[乙1_(1)+乙 11_(11)]為能量 約束；
[0120] 當傳感器網(wǎng)絡路由滿足帶寬、延時、延時抖動、丟包率約束條件時，f b、f d、f dj、f Ρι的 取值皆為1，其他情況fb、fd、fdj、fPi的取值皆在(0，1)范圍內，費用約束和能量約束應當在滿 足帶寬、延時、延時抖動及丟包率約束的條件下取最小值；
[0121] (3)自供電模塊，用于向傳感器供能，其包括可在光照條件下向傳感器持續(xù)供能的 色素增感型光電池；
[0122] 進一步地，所述基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置還包括數(shù)據(jù)修正模塊和與信號 處理子模塊連接的電源檢測模塊；
[0123] 所述數(shù)據(jù)修正模塊用于對傳感器采集的數(shù)據(jù)進行校正，校正后的數(shù)據(jù)送往監(jiān)測中 心服務器，設置校正因子
其中To為當?shù)仄骄鶞囟?，T為傳感器采集數(shù)據(jù) 時的實時溫度，m為根據(jù)傳感器類型選擇的修正系數(shù)，設置m的取值在(0,0.05)范圍內，則
[0125]
[0124] T彡To時，校正公式為：
[0126]
[0127]
[0128] 其中，Y為由傳感器采集的一組數(shù)據(jù)，Yx為校正后數(shù)據(jù)；
[0129] 所述信號處理子模塊讀取電源檢測模塊檢測的傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的電源信息，進而 將傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的電源信息發(fā)送至所述監(jiān)測中心服務器。
[0130]進一步地，在采集數(shù)據(jù)前，采用TPSN算法來實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡的時鐘同步，具體 為在待同步節(jié)點處的本地時鐘加上時鐘偏差，完成節(jié)點的時鐘同步。
[0131]本實施例加快了傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的定位速度，設置在光照條件下向傳感器持續(xù)供 能的色素增感型光電池延長了監(jiān)測裝置的使用壽命;傳感器網(wǎng)絡路由不滿足帶寬、延時、延 時抖動、丟包率約束條件，&;;』4 1的取值皆為0.9，監(jiān)測成本相對降低了12%;根據(jù)傳 感器類型選擇的修正系數(shù)m取值為0.04，監(jiān)測精度相對提高了4%。
[0132]最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對本發(fā)明保 護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應 當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的實 質和范圍。
【主權項】
1. 一種基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置，包括傳感器網(wǎng)絡節(jié)點、局域網(wǎng)、監(jiān)測中心服 務器和短信報警模塊，所述傳感器網(wǎng)絡節(jié)點布置在被測部位并與監(jiān)測中心服務器通過局域 網(wǎng)相連接，監(jiān)測中心服務器通過網(wǎng)絡向遠程用戶提供數(shù)據(jù)服務或發(fā)出預警信息，也可通過 短信報警模塊發(fā)出預警短信，其特征是，所述傳感器網(wǎng)絡節(jié)點包括： (1) 傳感器網(wǎng)絡定位模塊，用于獲取傳感器網(wǎng)絡節(jié)點自身位置信息，其包括依次連接的 任務驅動子模塊、定位子模塊和信號處理子模塊，所述任務驅動子模塊通過局域網(wǎng)與監(jiān)測 中心服務器連接，任務驅動子模塊驅動定位子模塊獲取特定傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的自身位置信 息，所述信號處理子模塊讀取所述特定傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的自身位置信息后將自身位置信息 送至所述監(jiān)測中心服務器;所述定位子模塊采用橢圓定位法進行定位，定位時設傳感器網(wǎng) 絡節(jié)點的坐標為(X，y)，參考節(jié)點的坐標為(x n，yn)，11=4,8，(：，0，以（14,74)作為第一參考節(jié) 點的坐標，以(Xm，ym)作為第二參考節(jié)點的坐標，定位方程為：其中，m=B，C，D，dto為傳感器網(wǎng)絡節(jié)點到第一參考節(jié)點、第二參考節(jié)點的距離和，求解 方程得到傳感器的位置； (2) 傳感器約束模塊，用于對傳感器的費用和能量進行約束，將傳感器網(wǎng)絡表示為無向 帶權連接圖W =( N，L )，N表示網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)，L表示雙向鏈路集，約束函數(shù)為：其中，54<^<^山1分別為帶寬、延時、延時抖動、丟包率懲罰函數(shù)丄8、(：、0分別為&、〇、 fdj、fPi的加權系數(shù)，[EieLC(l) + EneNc(n)]為費用約束，[EieLp(l) + EneNp(n)]為能量約 束； 當傳感器網(wǎng)絡路由滿足帶寬、延時、延時抖動、丟包率約束條件時，f b、f d、f dj、f Ρι的取值 皆為1，其他情況fb、fd、fdj、fPi的取值皆在(0，1)范圍內，費用約束和能量約束應當在滿足帶 寬、延時、延時抖動及丟包率約束的條件下取最小值； (3) 自供電模塊，用于向傳感器供能，其包括可在光照條件下向傳感器持續(xù)供能的色素 增感型光電池。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置，其特征是，還包括數(shù) 據(jù)修正模塊和與信號處理子模塊連接的電源檢測模塊； 所述數(shù)據(jù)修正模塊用于對傳感器采集的數(shù)據(jù)進行校正，校正后的數(shù)據(jù)送往監(jiān)測中心服 務器，設置校正因弓其中!^為當?shù)仄骄鶞囟?，T為傳感器采集數(shù)據(jù)時的 實時溫度，m為根據(jù)傳感器類型選擇的修正系數(shù)，設置m的取值在(0,0.05)范圍內，則 T彡To時，校正公式為：T<To時，校正公式為： 其中，Y為由傳感器采集的一組數(shù)據(jù)，Yx為校正后數(shù)據(jù)； 所述信號處理子模塊讀取電源檢測模塊檢測的傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的電源信息，進而將傳 感器網(wǎng)絡節(jié)點的電源信息發(fā)送至所述監(jiān)測中心服務器。3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡故障監(jiān)測裝置，其特征是，在采集數(shù) 據(jù)前，采用TPSN算法來實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡的時鐘同步，具體為在待同步節(jié)點處的本地時 鐘加上時鐘偏差，完成節(jié)點的時鐘同步。
【文檔編號】H04L29/08GK105897897SQ201610225007
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】時建華
【申請人】時建華