本發(fā)明涉及一種延長整個傳感器網(wǎng)絡(luò)生命周期的方法，屬于能量收集與利用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

大型石化工廠中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)生命周期過短這是一個很重要的問題，因為在整個工廠內(nèi)無法同時控制所有傳感器節(jié)點由通信造成的能量開銷。IWSNs(工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò))有著易部署，尺寸小，能效高，傳感節(jié)點靈活的優(yōu)點，在大型石化企業(yè)里經(jīng)常需要用到無線傳感器節(jié)點對環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，然而怎么控制整個網(wǎng)絡(luò)生命周期時長具有很重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決在工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)生存周期由于通信開銷而減少的問題，本發(fā)明提供一種延長整個傳感器網(wǎng)絡(luò)生命周期的方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種延長整個傳感器網(wǎng)絡(luò)生命周期的方法，包括以下步驟，

1)在傳感器網(wǎng)絡(luò)中連接若干用以收集太陽能的太陽能節(jié)點，定義所有太陽能節(jié)點單位時間內(nèi)收集的能量相同，太陽能節(jié)點信息包括收集能量E_S信息、消耗能量E_C信息和剩余能量E_剩余信息；

2)在傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用EC-CKN算法，并設(shè)K＝1；

具體為：在初始狀態(tài)，每個太陽能節(jié)點向在其一跳范圍之內(nèi)的傳感器節(jié)點廣播其剩余能量E_剩余信息，傳感器節(jié)點向在其一跳范圍之內(nèi)的傳感器節(jié)點廣播其節(jié)點ID，然后，根據(jù)剩余能量E_剩余信息，在傳感器網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行EC-CKN算法；

3)傳感器網(wǎng)絡(luò)工作過程中，對于E_剩余<E_臨界并且E_S<E_C的太陽能節(jié)點，則進(jìn)入睡眠狀態(tài)，對于E_th>E_剩余>E_臨界或者E_S>E_C的太陽能節(jié)點，則進(jìn)入二級工作狀態(tài)，即保持原有的傳輸范圍半徑，對于E_剩余>E_th的太陽能節(jié)點，則進(jìn)入一級工作狀態(tài)，即加大其傳輸范圍半徑；E_臨界和E_th均為預(yù)設(shè)的閾值；

4)判斷傳感器網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域覆蓋度是否達(dá)到區(qū)域覆蓋度閾值，如果沒有，則轉(zhuǎn)至步驟5，否則，結(jié)束；

5)K＝K+1，繼續(xù)執(zhí)行EC-CKN算法，轉(zhuǎn)至步驟3。

加大傳輸半徑的公式為R_new＝R×(1+E_剩余/E_th)

傳感器網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域覆蓋度計算過程為，根據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)使用EC-CKN算法之后的網(wǎng)絡(luò)連通情況，將傳感器網(wǎng)絡(luò)劃分為若干區(qū)域，找出在各個區(qū)域中的中心節(jié)點，然后根據(jù)這些中心節(jié)點的連通性，計算傳感器網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的區(qū)域覆蓋度。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：1、本發(fā)明通過新增太陽能節(jié)點對其通信范圍內(nèi)的傳感器節(jié)點進(jìn)行充電，并且結(jié)合EC-CKN為整個網(wǎng)絡(luò)的壽命進(jìn)行延長，從而提高了傳感器在工業(yè)應(yīng)用中的效率，減少了能量的消耗，增加了節(jié)點的利用率；2、本發(fā)明方法使用最少的工作節(jié)點(包括太陽能節(jié)點和傳感器節(jié)點)來保持整個傳感器網(wǎng)絡(luò)全局連通性，同時在太陽能節(jié)點為傳感器節(jié)點充電的基礎(chǔ)上來確保覆蓋程度需求。

附圖說明

圖1為太陽能節(jié)點在初始狀態(tài)能量收集圖。

圖2為太陽能節(jié)點所處不同狀態(tài)圖。

圖3為為不同狀態(tài)的節(jié)點工作狀況圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

一種延長整個傳感器網(wǎng)絡(luò)生命周期的方法，包括以下步驟：

1)在傳感器網(wǎng)絡(luò)中連接若干用以收集太陽能的太陽能節(jié)點，定義所有太陽能節(jié)點單位時間內(nèi)收集的能量相同，太陽能節(jié)點具體如圖1所示，太陽能節(jié)點信息包括收集能量E_S信息、消耗能量E_C信息和剩余能量E_剩余信息。

2)在傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用EC-CKN算法，并設(shè)K＝1。

具體為：在初始狀態(tài)，每個太陽能節(jié)點向在其一跳范圍之內(nèi)的傳感器節(jié)點廣播其剩余能量E_剩余信息，傳感器節(jié)點向在其一跳范圍之內(nèi)的傳感器節(jié)點廣播其節(jié)點ID，然后，根據(jù)剩余能量E_剩余信息，在傳感器網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行EC-CKN算法；

3)如圖2，傳感器網(wǎng)絡(luò)工作過程中，對于E_剩余<E_臨界并且E_S<E_C的太陽能節(jié)點，則進(jìn)入睡眠狀態(tài)，對于E_th>E_剩余>E_臨界或者E_S>E_C的太陽能節(jié)點，則進(jìn)入二級工作狀態(tài)，即保持原有的傳輸范圍半徑，對于E_剩余>E_th的太陽能節(jié)點，則進(jìn)入一級工作狀態(tài)，即加大其傳輸范圍半徑；E_臨界和E_th均為預(yù)設(shè)的閾值。

加大傳輸半徑的公式為R_new＝R×(1+E_剩余/E_th)。

如圖3所示，能量E_剩余<E_臨界并且E_S<E_C的處于三級水平線，能量E_th>E_剩余>E_臨界或者E_S>E_C的處于二級水平線，如圖中的B節(jié)點，能量E_剩余>E_th的處于一級水平線，如圖中的A和C，傳感器節(jié)點2則會由于處于一級水平線的太陽能節(jié)點增大其傳輸半徑為其充電而得到睡眠的機(jī)會。

4)判斷傳感器網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域覆蓋度是否達(dá)到區(qū)域覆蓋度閾值，如果沒有，則轉(zhuǎn)至步驟5，否則，結(jié)束。

傳感器網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域覆蓋度計算過程為：根據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)使用EC-CKN算法之后的網(wǎng)絡(luò)連通情況，將傳感器網(wǎng)絡(luò)劃分為若干區(qū)域，找出在各個區(qū)域中的中心節(jié)點，然后根據(jù)這些中心節(jié)點的連通性，計算傳感器網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的區(qū)域覆蓋度。

5)K＝K+1，繼續(xù)執(zhí)行EC-CKN算法，轉(zhuǎn)至步驟3。

上述方法通過新增太陽能節(jié)點對其通信范圍內(nèi)的傳感器節(jié)點進(jìn)行充電，并且結(jié)合EC-CKN為整個網(wǎng)絡(luò)的壽命進(jìn)行延長，從而提高了傳感器在工業(yè)應(yīng)用中的效率，減少了能量的消耗，增加了節(jié)點的利用率；上述方法使用最少的工作節(jié)點(包括太陽能節(jié)點和傳感器節(jié)點)來保持整個傳感器網(wǎng)絡(luò)全局連通性，同時在太陽能節(jié)點為傳感器節(jié)點充電的基礎(chǔ)上來確保覆蓋程度需求。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。