CN106488586B - 一种延长整个传感器网络生命周期的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种延长整个传感器网络生命周期的方法，通过新增太阳能节点对其通信范围内的传感器节点进行充电，并且结合EC‑CKN为整个网络的寿命进行延长，从而提高了传感器在工业应用中的效率，减少了能量的消耗，增加了节点的利用率。

Description

一种延长整个传感器网络生命周期的方法
技术领域
本发明涉及一种延长整个传感器网络生命周期的方法，属于能量收集与利用领域。
背景技术
大型石化工厂中，无线传感器网络生命周期过短这是一个很重要的问题，因为在整个工厂内无法同时控制所有传感器节点由通信造成的能量开销。IWSNs(工业无线传感器网络)有着易部署，尺寸小，能效高，传感节点灵活的优点，在大型石化企业里经常需要用到无线传感器节点对环境进行监测，然而怎么控制整个网络生命周期时长具有很重要的意义。
发明内容
为了解决在工业无线传感器网络中网络生存周期由于通信开销而减少的问题，本发明提供一种延长整个传感器网络生命周期的方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种延长整个传感器网络生命周期的方法，包括以下步骤，
1)在传感器网络中连接若干用以收集太阳能的太阳能节点，定义所有太阳能节点单位时间内收集的能量相同，太阳能节点信息包括收集能量ES信息、消耗能量EC信息和剩余能量E剩余信息；
2)在传感器网络中应用EC-CKN算法，并设K＝1；
具体为：在初始状态，每个太阳能节点向在其一跳范围之内的传感器节点广播其剩余能量E剩余信息，传感器节点向在其一跳范围之内的传感器节点广播其节点ID，然后，根据剩余能量E剩余信息，在传感器网络中执行EC-CKN算法；
3)传感器网络工作过程中，对于E剩余<E临界并且ES<EC的太阳能节点，则进入睡眠状态，对于Eth>E剩余>E临界或者ES>EC的太阳能节点，则进入二级工作状态，即保持原有的传输范围半径，对于E剩余>Eth的太阳能节点，则进入一级工作状态，即加大其传输范围半径；E临界和Eth均为预设的阈值；
4)判断传感器网络的区域覆盖度是否达到区域覆盖度阈值，如果没有，则转至步骤5，否则，结束；
5)K＝K+1，继续执行EC-CKN算法，转至步骤3。
加大传输半径的公式为Rnew＝R×(1+E剩余/Eth)。
传感器网络的区域覆盖度计算过程为，根据传感器网络使用EC-CKN算法之后的网络连通情况，将传感器网络划分为若干区域，找出在各个区域中的中心节点，然后根据这些中心节点的连通性，计算传感器网络当前的区域覆盖度。
本发明所达到的有益效果：1、本发明通过新增太阳能节点对其通信范围内的传感器节点进行充电，并且结合EC-CKN为整个网络的寿命进行延长，从而提高了传感器在工业应用中的效率，减少了能量的消耗，增加了节点的利用率；2、本发明方法使用最少的工作节点(包括太阳能节点和传感器节点)来保持整个传感器网络全局连通性，同时在太阳能节点为传感器节点充电的基础上来确保覆盖程度需求。
附图说明
图1为太阳能节点在初始状态能量收集图。
图2为太阳能节点所处不同状态图。
图3为为不同状态的节点工作状况图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种延长整个传感器网络生命周期的方法，包括以下步骤：
1)在传感器网络中连接若干用以收集太阳能的太阳能节点，定义所有太阳能节点单位时间内收集的能量相同，太阳能节点具体如图1所示，太阳能节点信息包括收集能量ES信息、消耗能量EC信息和剩余能量E剩余信息。
2)在传感器网络中应用EC-CKN算法，并设K＝1。
具体为：在初始状态，每个太阳能节点向在其一跳范围之内的传感器节点广播其剩余能量E剩余信息，传感器节点向在其一跳范围之内的传感器节点广播其节点ID，然后，根据剩余能量E剩余信息，在传感器网络中执行EC-CKN算法；
3)如图2，传感器网络工作过程中，对于E剩余<E临界并且ES<EC的太阳能节点，则进入睡眠状态，对于Eth>E剩余>E临界或者ES>EC的太阳能节点，则进入二级工作状态，即保持原有的传输范围半径，对于E剩余>Eth的太阳能节点，则进入一级工作状态，即加大其传输范围半径；E临界和Eth均为预设的阈值。
加大传输半径的公式为Rnew＝R×(1+E剩余/Eth)。
如图3所示，能量E剩余<E临界并且ES<EC的处于三级水平线，能量Eth>E剩余>E临界或者ES>EC的处于二级水平线，如图中的B节点，能量E剩余>Eth的处于一级水平线，如图中的A和C，传感器节点2则会由于处于一级水平线的太阳能节点增大其传输半径为其充电而得到睡眠的机会。
4)判断传感器网络的区域覆盖度是否达到区域覆盖度阈值，如果没有，则转至步骤5，否则，结束。
传感器网络的区域覆盖度计算过程为：根据传感器网络使用EC-CKN算法之后的网络连通情况，将传感器网络划分为若干区域，找出在各个区域中的中心节点，然后根据这些中心节点的连通性，计算传感器网络当前的区域覆盖度。
5)K＝K+1，继续执行EC-CKN算法，转至步骤3。
上述方法通过新增太阳能节点对其通信范围内的传感器节点进行充电，并且结合EC-CKN为整个网络的寿命进行延长，从而提高了传感器在工业应用中的效率，减少了能量的消耗，增加了节点的利用率；上述方法使用最少的工作节点(包括太阳能节点和传感器节点)来保持整个传感器网络全局连通性，同时在太阳能节点为传感器节点充电的基础上来确保覆盖程度需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种延长整个传感器网络生命周期的方法，其特征在于：包括以下步骤，
1）在传感器网络中连接若干用以收集太阳能的太阳能节点，定义所有太阳能节点单位时间内收集的能量相同，太阳能节点信息包括收集能量ES信息、消耗能量EC信息和剩余能量E剩余信息；
2）在传感器网络中应用K=1的EC-CKN算法；
具体为：在初始状态，每个太阳能节点向在其一跳范围之内的传感器节点广播其剩余能量E剩余信息，传感器节点向在其一跳范围之内的传感器节点广播其节点ID， 传感器网络工作过程中，对于E剩余<E临界并且ES<EC的太阳能节点，则进入睡眠状态，对于Eth>E剩余>E临界或者ES>EC的太阳能节点，则进入二级工作状态，即保持原有的传输范围半径，对于E剩余> Eth的太阳能节点，则进入一级工作状态，即加大其传输范围半径；E临界和Eth均为预设的阈值；
3）判断传感器网络的区域覆盖度是否达到区域覆盖度阈值，如果没有，则转至步骤4，否则，结束；
4）K=K+1，执行K=K+1的EC-CKN算法，转至步骤3。
2.根据权利要求1所述的一种延长整个传感器网络生命周期的方法，其特征在于：加大传输半径的公式为Rnew=R×（1+ E剩余/Eth），R为加大传输半径之前的半径。
3.根据权利要求1所述的一种延长整个传感器网络生命周期的方法，其特征在于：传感器网络的区域覆盖度计算过程为，
根据传感器网络使用EC-CKN算法之后的网络连通情况，将传感器网络划分为若干区域，找出在各个区域中的中心节点，然后根据这些中心节点的连通性，计算传感器网络当前的区域覆盖度。
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