CN110519821A - 一种智能配电网无线传感器网络簇头的选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能配电网无线传感器网络簇头的选择方法，该方法包括步骤：确定节点的感知范围，根据感知范围得出感知交域；当感知交域达到设定的密度时，感知交域内的节点向基站报备申请充当一级簇头，基站根据报备节点决定最终的一级簇头，中间级的簇头选择方法相同；若感知交域内无节点报备，根据感知交域的几何中心，选择最近的节点作为一级簇头，确定可连接的节点；若传感网络过大存在未连接的节点，这些节点连接前一级簇头；设未连接节点与前级簇头的距离为d1，前级簇头与一级簇头的距离为d2，当d1+d2最小时，选择该前级簇头为此未连接节点的末级簇头。本发明簇头选择高效，提高网络能量的利用率，增加无线传感器网络的网络生存期。

Description

一种智能配电网无线传感器网络簇头的选择方法

技术领域

本发明涉及一种智能配电网无线传感器网络簇头的选择方法，属于无线传感器网络簇头选择技术领域。

背景技术

伴随世界内部信息化与网络化发展潮流，与电网相关的技术具有新的发展方向，并在此方向基础上有了极大突破。新出现的智能配电网技术是在基于传统的配电网技术上，运用了信息技术、电力技术、测控技术、无线传感器网络技术等现代技术的新型电力技术。其中，无线传感器是智能配电网中的基础构成部分, 能收集各个终端活动运行中产生的信息,实现后台主站对电网现场的实时监测。

一个典型的无线传感器网络通常包含大量廉价的无线传感器节点，他们具有感知，处理和转发数据的功能。这些节点通常被放置在无法直接接触的地区。无线传感器间不同的网络协议用于提高网络性能，并通过自组织的特性进行合作。但在传感器网络实际运行时, 传感器节点能耗较多, 因此需要加大对能量节约的重视, 只有满足这一要求, 才能保障传感器网络的使用寿命。

现有的无线传感器网络路由协议可以分为两类，即平面路由和分层路由。现有的分层路由无线传感网络中，数据信息会经由多个节点转发后间接导致了其传输路径普遍较长的问题，会造成数据信息在传输过程中部分缺失、传输速度慢等不确定后果，无法满足智能配电网越来越高的发展要求，因此能综合数据传输快、准、狠三大优点的无线通信传感网络时必然的发展趋势。

配电系统庞大，配电线路比较长，故其无线传感器网络通常包含各种不同的无线传感器节点，他们具有感知，处理和转发数据的功能各不相同。而有一些节点通常被放置在无法直接接触的地区。不同的无线传感器网络协议用于提高网络性能，并通过自组织的特点进行合作，这些因素有助于帮助随机抛洒的传感器节点形成一个ad-hoc(点对点)网络，由于每个节点都很小和电池供电，电源使用的不平衡可能会导致某些节点过早的死亡。所以增加无线传感器网络的网络生存期已成为热点话题。在无线传感器网络中，资源受限的传感器节点是随机地部署在监控区域。将他们组织成一个高效的无线传感器网络是非常重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种智能配电网无线传感器网络簇头的选择方法，以解决现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种智能配电网无线传感器网络簇头的选择方法，该方法包括以下步骤：

（1）确定每个工作节点的感知范围，每个节点上报自身的感知范围，通过每个节点所上报的感知范围，基站对所有节点的感知范围模拟得到感知交域；

（2）当感知交域达到设定的密度时，感知交域内的节点向基站报备申请充当一级簇头，基站再根据报备节点的综合条件，决定最终的一级簇头，中间级的簇头选择采用一级簇头的选择方法；若感知交域内无节点报备，则根据感知交域的几何中心，选择距离感知交域的最近的节点作为一级簇头，进而自动确定该节点的感知范围内所包含的节点为可连接的节点；

（3）当传感网络过大时，若存在未连接的节点，此时这些节点连接前一级簇头，若既不能与前级簇头连接，又不能与基站连接，则必然是坏的节点；

（4）设未连接节点与前级簇头的距离为d1，前级簇头与一级簇头的距离为d2，则当d1+d2最小时，选择该前级簇头为此未连接节点的末级簇头。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明通过节点能量剩余、周围通讯环境、数据的载量、节点设备的比较将某一区域内各不同节点的感知范围进行交集合并，得出此区域内具备最优性能的感知交域，并在此交域中选择一个节点作为簇头以进行和基站的数据交换，基于某区域内各节点的感知范围所筛选出的簇头能够最大限度地减少未被覆盖的节点，极大限度地节省了各无线节点能量的消损，增强整个无线传感网络的通信可靠性合理均衡地利用网络能量，提高了智能配电监测网络能量的利用率，增加了无线传感器网络的生存期，符合智能配电网的可持续发展要求。

附图说明

图1是节点与簇头的感知范围图；

图2是一级簇头的确定流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

实施例1：如图1所示的系统框架图，各节点负责采集数据信息，发送给节点（末级簇头），节点（末级簇头）再逐级上传至节点（一级簇头），最后统一由节点（一级簇头）发送给基站；感知交域由各感知范围所确定；节点（一级簇头），负责接收整个区域的数据信息，并将接收到的数据传输给基站； 节点（末级簇头），负责接收其从属节点的数据信息，同时将接收到的数据传输给上一级簇头；节点：负责采集数据信息，发送给上一级簇头；节点感知范围：对应节点的最大通信范围；感知交域：根据节点感知范围所得出的最佳簇头选择区域。

本发明对簇头的选择进行考虑，要求被选出来的一级簇头能够最大限度地减少未被覆盖的节点数量，同时可根据与一级簇头的最短连接距离选出末级簇头。因此，本发明基于区域覆盖无线传感器网络簇头的选择而进行了新方法的改进，提出一种智能配电网无线传感器网络簇头的选择方法。

如图1-图2所示， 一种智能配电网无线传感器网络簇头的选择方法，该方法包括以下步骤：

（1）确定每个工作节点的感知范围（节点的感知范围即是该节点可通信的最大范围，节点可以自身感知，感知范围的大小往往由剩余能量、通讯信号强度、数据的载量、节点设备所决定），每个节点上报自身的感知范围，通过每个节点所上报的感知范围，基站对所有节点的感知范围模拟（如图1所示）得到感知交域，感知交域越密，则覆盖的节点越多；

（2）当感知交域达到设定的密度（交域密度是指该区域有多少节点覆盖）时，感知交域内的节点向基站报备申请充当一级簇头，基站再根据报备节点的综合条件（综合条件是指所申请为一级簇头的节点，比较剩余能量、与基站的距离的综合条件），比较后由基站决定最终的一级簇头，中间级的簇头选择采用一级簇头的选择方法；若感知交域内无节点报备，则根据感知交域的几何中心，选择距离感知交域的最近的节点作为一级簇头，进而自动确定该节点的感知范围内所包含的节点为可连接的节点；

（3）当传感网络过大时，若存在未连接的节点，此时这些节点连接前一级簇头，若既不能与前级簇头连接，又不能与基站连接，则必然是坏的节点；

（4）设未连接节点与前级簇头的距离为d1，前级簇头与一级簇头的距离为d2，则当d1+d2最小时，选择该前级簇头为此未连接节点的末级簇头。

本发明在不用做过多的能量耗费的情况下，高效的完成了簇头选择，提高了网络能量的利用率，进而增加无线传感器网络的网络生存期。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种智能配电网无线传感器网络簇头的选择方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）确定每个工作节点的感知范围，每个节点上报自身的感知范围，通过每个节点所上报的感知范围，基站对所有节点的感知范围模拟得到感知交域；

（2）当感知交域达到设定的密度时，感知交域内的节点向基站报备申请充当一级簇头，基站再根据报备节点的综合条件，决定最终的一级簇头，中间级的簇头选择采用一级簇头的选择方法；若感知交域内无节点报备，则根据感知交域的几何中心，选择距离感知交域的最近的节点作为一级簇头，进而自动确定该节点的感知范围内所包含的节点为可连接的节点；

（3）当传感网络过大时，若存在未连接的节点，此时这些节点连接前一级簇头；

（4）设未连接节点与前级簇头的距离为d1，前级簇头与一级簇头的距离为d2，则当d1+d2最小时，选择该前级簇头为此未连接节点的末级簇头。