CN109413608A - 一种传感器网络、安全应急系统及频段分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线通信技术领域，公开了一种传感器网络、安全应急系统及频段分配方法，所述传感器网络包括：多个子网，每一所述子网包括网关以及多个传感器节点，所述多个传感器节点分别连接所述网关，所述传感器节点用于获取环境数据，所述网关用于环境数据传输和网络管理；核心网，所述核心网由所述子网的网关进行组网形成,所述核心网通过协调算法，将各子网的运行频段均匀分布到整个频段。通过上述方式，本发明能够解决现有的物联网传感器网络缺乏频谱资源的合理分配，导致通信存在干扰的技术问题，实现网络频段的均匀分配，保证无线网络通信的健壮性。
Description
技术领域
本发明实施方式涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种传感器网络、安全应急系统及频段分配方法。
背景技术
物联网，(Internet of things，IoT)，顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，物联网的发展阶段是信息化时代的重要发展阶段。物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术等通信感知技术，利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是基础就是传感器网络，随着物联网的发展，传感器会密集的分布在家居、商用、工业用楼宇中。
目前，物联网传感器采取的联网方式分为两种：一种是基于2G的GPRS或5G的NB-IOT,LORA等运营级传输方式；另一种则是基于WIFI/ZIGBEE等短距离小规模的局域网的组网方式。基于运营级的传输方式好处在于单基站容量大，传输质量有保证，劣处在于处于偏僻或地下二、三层或更深的传感器存在信号太弱难于通信的问题。而基于WIFI/ZIGBEE的局域网的通信方式，存在网络规模小，各独立网络相互干扰，传输距离近等问题。
发明人在实现本发明的过程中，发现相关技术至少存在以下问题：现有的物联网传感器网络缺乏频谱资源的合理分配，导致通信存在干扰。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种传感器网络、安全应急系统及频段分配方法，解决现有的物联网传感器网络缺乏频谱资源的合理分配，导致通信存在干扰的技术问题，实现网络频段的均匀分配，保证无线网络通信的健壮性。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种传感器网络，应用于安全应急系统，包括：
多个子网，每一所述子网包括网关以及多个传感器节点，所述多个传感器节点分别连接所述网关，所述传感器节点用于获取环境数据，所述网关用于环境数据传输和网络管理；
核心网，所述核心网由所述子网的网关进行组网形成,所述核心网通过协调算法，将各子网的运行频段均匀分布到整个频段。
在本发明实施例中，所述核心网为MESH网络结构。
在本发明实施例中，所述协调算法为图着色算法。
在本发明实施例中，所述核心网包括：
协调器，用于统一调度各子网工作在不同频段下或者工作在同一频段的不同跳频图谱上。
在本发明实施例中，所述协调器包括：
频段信息收集单元，用于在固定频段通信情况下，收集各子网的频段信息；
跳频序列收集单元，用于在跳频频段通信情况下，收集各子网在全网同步时间标基础上的跳频序列。
在本发明实施例中，所述协调器还包括：
干扰频段分析单元，用于收集网关上报的受干扰频段信息，并分析受干扰频段的规律及劣化程度；
频段调度单元，用于智能调度整网的频段分布。
在本发明实施例中，所述网关包括协调器，所述网关集成协调器，所述协调器用于统一调度各子网工作在不同频段下或者工作在同一频段的不同跳频图谱上。
在本发明实施例中，所述传感器节点包括：温湿度传感器、烟雾传感器、水压水位传感器、压力传感器、流量传感器、电能传感器、电压传感器、电流传感器、人体红外传感器、氰化氢传感器、硫酸雾传感器、氮氧化物传感器、铬酸雾传感器、粉尘传感器、臭味传感器中的一种或任意多种。
第二方面，本发明实施例提供一种安全应急系统，应用上述的传感器网络，所述安全应急系统包括：
云服务器，连接所述网关，用于接收所述传感器节点获取的环境数据，并根据所述环境数据，产生应急预警信息；
应急管理终端，连接所述云服务器，用于接收所述云服务器发送的应急预警信息。
第三方面，本发明实施例提供一种频段分配方法，应用于上述的传感器网络，所述方法包括：
根据传感器节点的位置数据建立拓扑图论模型；
根据图着色算法为相邻的传感器节点分配不同频段，并统计每个传感器节点在各频段下的网络质量数据；
根据所述网络质量数据，重新进行频段分配。
本发明实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施方式公开了一种传感器网络、安全应急系统及频段分配方法，所述传感器网络包括：多个子网，每一所述子网包括网关以及多个传感器节点，所述多个传感器节点分别连接所述网关，所述传感器节点用于获取环境数据，所述网关用于环境数据传输和网络管理；核心网，所述核心网由所述子网的网关通过网际网组网形成,所述核心网通过协调算法，将各子网的运行频段均匀分布到整个频段。通过上述方式，本发明能够解决现有的物联网传感器网络缺乏频谱资源的合理分配，导致通信存在干扰的技术问题，实现网络频段的均匀分配，保证无线网络通信的健壮性。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明实施例提供的一种传感器网络的应用场景示意图；
图2是本发明实施例提供的一种传感器网络的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种协调器的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种安全应急系统的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种云服务器的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种频段分配方法的流程示意图。
参见图1至图6,100、传感器网络；10、子网；11、网关；12、传感器节点；20、核心网；201、协调器；2011、频段信息收集单元；2012、跳频序列收集单元；2013、干扰频段分析单元；2014、频段调度单元；200、安全应急系统；210、云服务器；211、处理器；212、存储器；220、应急管理终端。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种传感器网络的应用场景示意图；其中，该传感器网络应用于安全应急系统，当发生紧急情况时，通过所述传感器网络将报警信号传输到相关工作人员的应急管理终端，以使相关工作人员对所述报警信号进行处理。
可以理解的是，所述安全应急系统可以应用于各种场合，例如：学校、商场、公司、超市、办公场所、监狱、酒店、停车场等大型场所，还可以用于家庭、餐厅、网吧等小型场所，所述安全应急系统用于提供安全防护，防止意外的发生，并且，还可以在意外发生后，及时响应，以使损失减低，保障公民的人身安全和财产安全。
如图1所示，该传感器网络包括多个传感器节点，每一个传感器节点对应唯一的网关，每一网关可以对应多个传感器节点，其中，所述多个传感器节点通过无线通讯协议连接所述网关，例如：WIFI协议、UWB协议，基于IEEE802.15.4的网络协议等等。其中，所述传感器节点为一个或多个传感器组成的节点，所述传感器节点包括：温湿度传感器、烟雾传感器、水压水位传感器、压力传感器、流量传感器、电能传感器、电压传感器、电流传感器、人体红外传感器、氰化氢传感器、硫酸雾传感器、氮氧化物传感器、铬酸雾传感器、粉尘传感器、臭味传感器中的一种或任意多种。
其中，所述网关，用于在网络间建立传输连接，多个网关以MESH结构形成MESH网，所述MESH网用于连接广域网。由于每个网关都具有两条以上的路径进行信息传输，而MESH网连接广域网，因此可以实现扩大无线网络的覆盖范围，并且，实现高带宽避免节点的通信拥塞情况的出现，大大提高了信道的利用效率。其中，所述网关具有上行和下行数据通信能力，其中上行数据可以采用4G无线宽带、以太网等通信网络，下行数据采用无线通讯方式。
实施例一
请参阅图2，图2是本发明实施例提供的一种传感器网络的结构示意图；其中，该传感器网络应用于安全应急系统，所述安全应急系统包括：云服务器以及应急管理终端，该传感器网络为智能动态频谱分布的密集传感器网络；
如图2所示，该传感器网络100包括：多个子网10以及核心网20，每一所述子网10包括：传感器节点11以及网关12，多个子网10的网关12以MESH组网方式形成核心网，所述核心网为网关网。所述子网以及核心网进行混合组网，通过子网和核心网构成的混合组网方式，并且由所述混合组网方式得到的网关频段信息综合后进行整个网络的运行频段或跳频图谱来均衡频段分布，能够实现网络频段的均匀分配，保证无线网络通信的健壮性。
具体的，所述子网10，包括：网关11以及传感器节点12，所述网关11连接所述传感器节点12，所述传感器节点12包括一个或多个传感器。其中，所述网关11通过无线方式连接所述传感器节点12，所述网关11和所述传感器节点12通过无线通讯协议进行数据传输，可以运行于不同的频段上，例如：运行于433M或868M或915M或2.4G频段。可以理解的是，所述网关11还可以集成于所述传感器节点12中，所述子网10由多个传感器节点12、网关11构成，构成一个小型无线网络，所述网关11具有环境数据传输和网络管理及无线环境健康状态监测功能。
其中，所述网关11，连接所述传感器节点12，用于接收并转发所述传感器节点12发送的环境数据，例如：温度数据、湿度数据、烟雾浓度数据、水压数据、水位数据、压力数据、流量数据、电能数据、电压数据、电流数据、人体数据、氰化氢浓度数据、硫酸雾浓度数据、氮氧化物浓度数据、铬酸雾浓度数据、粉尘数据、臭味数据，以及等等多个参数。其中，所述网关11连接广域网或互联网，用于将所述环境数据发送到所述安全应急系统的云服务器，以使所述云服务器根据所述环境数据，判断是否发生异常，若是，则产生应急预警信息，并将所述应急预警信息发送到所述安全应急系统的应急管理终端，以使消防工作人员通过所述应急管理终端获取所述应急预警信息，并对所述异常进行处理。
其中，所述传感器节点12，连接所述网关11，用于获取环境数据，例如：温度数据、湿度数据、烟雾浓度数据、水压数据、水位数据、压力数据、流量数据、电能数据、电压数据、电流数据、人体数据、氰化氢浓度数据、硫酸雾浓度数据、氮氧化物浓度数据、铬酸雾浓度数据、粉尘数据、臭味数据，以及等等。具体的，所述传感器节点12包括：温湿度传感器、烟雾传感器、水压水位传感器、压力传感器、流量传感器、电能传感器、电压传感器、电流传感器、人体红外传感器、氰化氢传感器、硫酸雾传感器、氮氧化物传感器、铬酸雾传感器、粉尘传感器、臭味传感器中的一种或任意多种。可以理解的是，所述传感器节点12可以为多个，多个传感器节点12分别连接所述网关11。
具体的，所述核心网20为MESH网络结构，多个所述子网10的网关11通过MESH组网的方式形成所述核心网20，所述核心网20为网关网，所述核心网20通过所述子网的网关以网际网组网的方式形成，所述核心网20连接广域网或互联网，所述核心网20用于统一调度各子网10工作于不同频段上，或者，统一调度各子网工作于同一频段的不同跳频图谱上。多个网关11一起以MESH网络结构构成一个网状网络，通过网关网组网，本发明实施例能够实现在广域网难以到达的地下或建筑物深层正常通信，并且解决通讯成本过高的问题，并且能通过子网间的频段或跳频图谱的合理分配频谱资源，最大限度地保证各子网间的最小干扰可能。
其中，所述核心网20包括协调器201，所述协调器201分别连接多个网关11，所述协调器201用于统一调度各个子网工作在不同频段上，或者所述网关共同协商各个子网工作在不同频段或同一频段的不同跳频图谱上。具体的，所述核心网20用于确定各子网10的跳频序列，以使所述各子网工作于跳频图谱上。具体的，通过协调器201进行跳频图谱同步，同步后进行子网的有效跳频通信。
在本发明实施例中，所述网关11还可以集成协调器201，用于统一调度各个子网工作在不同频段上，或者所述网关共同协商各个子网工作在不同频段或同一频段的不同跳频图谱上。
请参阅图3，图3是本发明实施例提供的一种协调器的结构示意图；
如图3所示，该协调器201包括：频段信息收集单元2011、跳频序列收集单元2012、干扰频段分析单元2013以及频段调度单元2014。
频段信息收集单元2011，用于在固定频段通信情况下，收集各子网的频段信息，其中，所述频段信息收集单元2011可以为频段信息收集器、频段信息收集电路等。
跳频序列收集单元2012，连接所述频段信息收集单元2011，用于在跳频频段通信情况下，收集各子网在全网同步时间标基础上的跳频序列，其中，所述跳频序列收集单元2012可以为跳频序列收集器。
干扰频段分析单元2013，连接所述跳频序列收集单元2012，用于收集网关上报的受干扰频段信息，并分析受干扰频段的规律及劣化程度，其中，所述干扰频段分析单元2013可以为分析器。
频段调度单元2014，连接所述干扰频段分析单元2013，用于智能调度整网的频段分布，在本发明实施例中，所述频段调度单元2014可以为处理器，用于通过协调算法，将各子网的运行频段均匀分布到整个频段。
具体的，所述协调算法为图着色算法。根据传感器节点位置数据建立拓扑图论模型，(一个顶点代表一个节点，建立颜色与频段的对应关系，两个顶点之间的边代表对应的两个节点存在互相干扰，对顶点进行涂色时，边相连的两个顶点使用不同颜色)；根据图论着色算法为相邻节点分配不同频段，并统计每个节点在各频段下的网络质量数据(延迟、丢包等)，根据网络质量数据计算节点在各频段下的网络质量指数，例如根据延迟，丢包等数据求加权和；根据节点检测的环境参数实时计算火灾概率，当有节点火灾概率超过阈值时，重新进行频谱分配；进行频谱分配时，优先为火灾概率较高的节点分配网络质量较高的频段。每次分配频段时记录各节点的频段，将多次记录的不同频段作为节点的跳频频谱。或者，通过协调器统一运算确定节点的跳频图谱。通过优先为火灾概率较高的节点分配网络质量较高的频段，有利于更好地传输数据。其中，所述火灾概率的计算方式为利用神经网络模型，根据传感器节点检测到的环境参数得出。
在本发明实施例中，所述协调器还用于所述核心网的组织及路由规划，即网关MESH网组织及路由规划。
在本发明实施例中，所述协调器还包括：时间标同步单元，所述时间标同步单元用于全网时间标同步的管理。具体的，所述时间标同步单元为时钟单元。
在本发明实施例中，所述传感器网络还包括：通过NB-IOT或LORA接入的传感器节点，所述通过NB-IOT或LORA接入的传感器节点连接所述网关，用于获取环境数据。其中，所述通过NB-IOT或LORA接入的传感器节点属于物联网，所述子网中的传感器节点属于现有的无线或有线网络，所述通过NB-IOT或LORA接入的传感器节点与所述子网中的传感器节点的频段不同。
在本发明实施例中，通过公开了一种传感器网络及安全应急系统，所述传感器网络包括：多个子网，每一所述子网包括网关以及多个传感器节点，所述多个传感器节点分别连接所述网关，所述传感器节点用于获取环境数据，所述网关用于环境数据传输和网络管理；核心网，所述核心网由所述子网的网关进行组网形成,所述核心网通过协调算法，将各子网的运行频段均匀分布到整个频段。通过上述方式，本发明能够解决现有的物联网传感器网络缺乏频谱资源的合理分配，导致通信存在干扰的技术问题，实现网络频段的均匀分配，保证无线网络通信的健壮性。
实施例二
请参阅图4，图4是本发明实施例提供的一种安全应急系统的结构示意图；其中，该安全应急系统应用实施例一所述的传感器网络，所述传感器网络包括：传感器节点以及网关；
如图4所示，该安全应急系统200包括：云服务器210、应急管理终端220，该安全应急系统200应用于所述传感器网络，所述传感器网络包括：网关11以及传感器节点12。每一所述网关11对应多个所述传感器节点12，所述网关11连接互联网，所述云服务器210连接所述互联网，所述应急管理终端220连接所述互联网，所述云服务器210通过所述互联网连接所述应急管理终端220。
具体的，所述网关11以及与所述网关连接的多个传感器节点12形成一子网，其中，所述网关11通过无线方式连接所述传感器节点12，所述网关11和所述传感器节点12通过无线通讯协议进行数据传输。可以理解的是，所述网关还可以集成于所述传感器节点12中，所述传感器节点12用于获取环境数据，例如：温度数据、湿度数据、烟雾浓度数据、水压数据、水位数据、压力数据、流量数据、电能数据、电压数据、电流数据、人体数据、氰化氢浓度数据、硫酸雾浓度数据、氮氧化物浓度数据、铬酸雾浓度数据、粉尘数据、臭味数据，以及等等。具体的，所述传感器节点12包括：温湿度传感器、烟雾传感器、水压水位传感器、压力传感器、流量传感器、电能传感器、电压传感器、电流传感器、人体红外传感器、氰化氢传感器、硫酸雾传感器、氮氧化物传感器、铬酸雾传感器、粉尘传感器、臭味传感器中的一种或任意多种。其中，所述网关11用于接收并转发所述传感器节点12发送的环境数据，所述网关11还具有无线环境健康状态监测功能。所述网关11连接互联网。在本发明实施例中，所述传感器网络还包括：通过NB-IOT或LORA接入的传感器节点，所述通过NB-IOT或LORA接入的传感器节点连接所述网关，用于获取环境数据。
具体的，所述云服务器210，连接所述网关，用于接收所述传感器节点获取的环境数据，并根据所述环境数据，产生应急预警信息。其中，所述云服务器210通过互联网连接所述网关11，所述网关11可以为多个，多个网关11分别通过所述互联网连接所述云服务器210，并将所述传感器节点12获取的环境数据通过所述互联网发送到所述云服务器210，所述云服务器210将接收所述传感器节点获取的环境数据，并根据所述环境数据，产生应急预警信息，例如：根据所述传感器节点12获取的烟雾数据，判断是否发生火灾，并产生火灾应急预警信息，将所述火灾应急预警信息发送到所述应急管理终端220。
请再参阅图5，图5是本发明实施例提供的一种云服务器的结构示意图；
如图5所示，该云服务器210包括一个或多个处理器211以及存储器212。其中，图5中以一个处理器211为例。
处理器211和存储器212可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
存储器212作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。处理器211通过运行存储在存储器212中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。
存储器212可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器212可选包括相对于处理器211远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器211。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
具体的，所述应急管理终端220，连接所述云服务器210，用于接收所述云服务器210发送的应急预警信息。所述应急管理终端220为应急管理人员的终端，所述应急管理人员通过所述应急管理终端220获取应急预警信息，并对所述应急预警信息进行相应的处理，以消除危险或避免意外的发生。例如：当所述云服务器210接收到所述网关发送的传感器节点获取的环境数据，并根据所述环境数据确定当前的环境为火灾，则所述云服务器210向所述应急管理终端220发送火灾预警信息，以使应急管理人员根据所述火灾预警信息，对所述火灾预警信息进行处理。可以理解的是，所述应急管理终端220可以为多个，每一所述应急管理终端220对应一个应急管理人员，多个应急管理终端220对应多个应急管理人员，所述云服务器210通过互联网向所述多个应急管理终端220发送应急预警信息，以使多个应急管理人员同时接收到所述应急预警信息，并对所述应急预警信息进行处理。
在本发明实施例中，所述应急管理终端220包括但不限于：
(1)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类电子设备包括:智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。
(2)移动个人计算机设备:这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类电子设备包括：PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。
(3)便携式娱乐设备：这类设备可以显示和播放视频内容，一般也具备移动上网特性。该类设备包括：视频播放器，掌上游戏机，以及智能玩具和便携式车载导航设备。
(4)其他具有视频播放功能和上网功能的电子设备。
(5)计算机设备，该类计算机设备属于非移动式的计算机，例如台式机、大型机、超级计算机等电子设备。
在本发明实施例中，所述应急管理终端220可以为移动通信设备，例如：手机，所述应急管理终端220上安装有应用程序APP，应急管理人员可以通过所述应用程序APP获取所述云服务器210发送的应急预警信息，并根据所述应急预警信息，对所述应急预警信息进行相应的处理。
在本发明实施例中，所述应急管理终端220还可以为计算机设备，所述计算机设备上安装有WEB桌面应用程序，应急管理人员可以通过所述WEB桌面应用程序获取所述云服务器210发送的应急预警信息，并根据所述应急预警信息，对所述应急预警信息进行相应的处理。
在本发明实施例中，通过提供一种安全应急系统，应用上述的传感器网络，所述安全应急系统还包括：云服务器，连接所述网关，用于接收所述传感器节点获取的环境数据，并根据所述环境数据，产生应急预警信息；应急管理终端，连接所述云服务器，用于接收所述云服务器发送的应急预警信息。通过上述方式，本发明实施方式能够解决现有的物联网传感器网络缺乏频谱资源的合理分配，导致通信存在干扰的技术问题，实现网络频段的均匀分配，保证无线网络通信的健壮性。
实施例三
请参阅图6，图6是本发明实施例提供的一种频段分配方法的流程示意图；该频段分配方法，应用于上述实施例的传感器网络，所述传感器网络，应用于安全应急系统，所述传感器网络包括：多个子网，每一所述子网包括网关以及多个传感器节点，所述多个传感器节点分别连接所述网关，所述传感器节点用于获取环境数据，所述网关用于环境数据传输和网络管理；核心网，所述核心网由所述子网的网关进行组网形成,所述核心网通过协调算法，将各子网的运行频段均匀分布到整个频段。
如图6所示，该频段分配方法包括：
步骤S10：根据传感器节点的位置数据建立拓扑图论模型；
具体的，通过获取所述传感器网络中的所有传感器节点的位置数据，通过图论中的顶点的方式代替传感器节点，一个顶点代表一个传感器节点，建立颜色与频段的对应关系，两个顶点之间的边代表对应的两个节点存在互相干扰，对顶点进行涂色时，边相连的两个顶点使用不同颜色。通过对相连的顶点使用不同颜色，从而解决传感器节点之间的干扰。
步骤S20：根据图着色算法为相邻的传感器节点分配不同频段，并统计每个传感器节点在各频段下的网络质量数据；
具体的，根据图着色算法为相邻的传感器节点分配不同频段，并统计每个传感器节点在各频段下的网络质量数据，例如：延迟数据、丢包数据以及等等，根据网络质量数据计算传感器节点在各频段下的网络质量指数，例如通过对所述延迟数据，丢包数据进行加权求和，将加权和作为所述传感器在该频段下的网络质量指数。
步骤S30：根据所述网络质量数据，重新进行频段分配；
具体的，根据不同网关在不同频点、不同时间段累积所得的误码率，确定所述网络质量数据，误码率越低则所述网络质量数据越高，根据所述网络质量数据，基于高Qos质量网络的分配原则，将网络质量数据高的频段分配给数据量较大的传感器节点，以提高传感器网络的健壮性。
在本发明实施例中，所述方法还包括：根据传感器节点检测的环境参数实时计算火灾概率，当存在传感器节点的火灾概率超过预设阈值时，重新进行频段分配；具体的，所述环境参数为环境数据，例如：温度数据、湿度数据、烟雾浓度数据、水压数据、水位数据、压力数据、流量数据、电能数据、电压数据、电流数据、人体数据、氰化氢浓度数据、硫酸雾浓度数据、氮氧化物浓度数据、铬酸雾浓度数据、粉尘数据、臭味数据，以及等等多个参数。其中，所述火灾概率的计算方式为利用神经网络模型，根据传感器节点检测到的环境参数，通过所述神经网络模型计算所述火灾概率，并判断所述火灾概率是否大于预设阈值，例如：所述预设阈值为50％，若计算得出的火灾概率大于50％，则重新进行频段分配。在本发明实施例中，所述方法还包括：进行频段分配时，优先为火灾概率较高的传感器节点分配网络质量较高的频段。每次分配频段时记录各传感器节点的频段，将多次记录的不同频段作为所述传感器节点的跳频频谱。通过优先为火灾概率较高的传感器节点分配网络质量较高的频段，有利于更好地传输数据。
在本发明实施例中，通过提供一种频段分配方法，所述方法包括：根据传感器节点的位置数据建立拓扑图论模型；根据图着色算法为相邻的传感器节点分配不同频段，并统计每个传感器节点在各频段下的网络质量数据；根据传感器节点检测的环境参数实时计算火灾概率，当存在传感器节点的火灾概率超过预设阈值时，重新进行频段分配。通过上述方式，本发明实施例能够解决现有的物联网传感器网络缺乏频谱资源的合理分配，导致通信存在干扰的技术问题，实现网络频段的均匀分配，保证无线网络通信的健壮性。
需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施方式，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施方式，这些实施方式不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施方式，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种传感器网络，应用于安全应急系统，其特征在于，包括：
多个子网，每一所述子网包括网关以及多个传感器节点，所述多个传感器节点分别连接所述网关，所述传感器节点用于获取环境数据，所述网关用于环境数据传输和网络管理；
核心网，所述核心网由所述子网的网关进行组网形成,所述核心网通过协调算法，将各子网的运行频段均匀分布到整个频段。
2.根据权利要求1所述的传感器网络，其特性在于，所述核心网为MESH网络结构。
3.根据权利要求1所述的传感器网络，其特征在于，所述协调算法为图着色算法。
4.根据权利要求1所述的传感器网络，其特征在于，所述核心网包括：
协调器，用于统一调度各子网工作在不同频段下或者工作在同一频段范围的不同跳频图谱上。
5.根据权利要求4所述的传感器网络，其特征在于，所述协调器包括：
频段信息收集单元，用于在固定频段通信情况下，收集各子网的频段信息；
跳频序列收集单元，用于在跳频频段通信情况下，收集各子网在全网同步时间标基础上的跳频序列。
6.根据权利要求4所述的传感器网络，其特征在于，所述协调器还包括：
干扰频段分析单元，用于收集网关上报的受干扰频段信息，并分析受干扰频段的规律及劣化程度；
频段调度单元，用于智能调度整网的频段分布。
7.根据权利要求1所述的传感器网络，其特征在于，所述网关包括协调器，所述协调器用于统一调度各子网工作在不同频段下或者工作在同一频段的不同跳频图谱上。
8.根据权利要求1-7任一项所述的传感器网络，其特征在于，所述传感器节点包括：温湿度传感器、烟雾传感器、水压水位传感器、压力传感器、流量传感器、电能传感器、电压传感器、电流传感器、人体红外传感器、氰化氢传感器、硫酸雾传感器、氮氧化物传感器、铬酸雾传感器、粉尘传感器、臭味传感器中的一种或任意多种。
9.一种安全应急系统，其特征在于，应用如权利要求1-8任一项所述的传感器网络，所述安全应急系统包括：
云服务器，连接所述网关，用于接收所述传感器节点获取的环境数据，并根据所述环境数据，产生应急预警信息；
应急管理终端，连接所述云服务器，用于接收所述云服务器发送的应急预警信息。
10.一种频段分配方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一项所述的传感器网络，所述方法包括：
根据传感器节点的位置数据建立拓扑图论模型；
根据图着色算法为相邻的传感器节点分配不同频段，并统计每个传感器节点在各频段下的网络质量数据；
根据所述网络质量数据，重新进行频段分配。
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