CN111901141A - 一种物联网应用模拟系统的设计方法 - Google Patents

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CN111901141A CN202010531546.5A CN202010531546A CN111901141A CN 111901141 A CN111901141 A CN 111901141A CN 202010531546 A CN202010531546 A CN 202010531546A CN 111901141 A CN111901141 A CN 111901141A
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Nanjing Chaoyan Intelligent Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种物联网应用模拟系统的设计方法，通过构建物联网应用模拟系统；并对通信链路进行虚拟和优化，最后对模拟系统进行性能评估。本发明通过对设备虚拟化，避免开发阶段投入过多的实体设备，降低投资成本；同时对设备运行过程进行模拟，简化调试环节，便于开发过程中积累经验，进而降低运行阶段的维护工作量；其次，通过搭建自适应路由优化算法模型，对无线低功耗场景下的通信链路进行模拟和优化，从而为实际运行阶段的无线网络场景提供低功耗参考方案；最后，通过对云平台模块运行故障评估，形成故障排除方案，便于实际运行阶段发生故障时能够快速找到故障原因并维护。

Description

一种物联网应用模拟系统的设计方法
技术领域
本发明属于物联网技术领域，尤其是一种物联网应用模拟系统的设计方法。
背景技术
物联网设备集现场数据采集与通信于一体，使用各种网络方式发送到云平台模块。云平台模块利用各种信息处理手段对数据进行分析并生成相应的管理策略，进而优化管理结构。
在项目实施和设备的开发过程中，往往需要将信号采集，通信传输，服务器接收等环节都考虑进来，对工程师的要求较高，在生产，调试等环节也需要较高的知识水平。对于物联网终端来说，随着业务越来越复杂，不同领域的专家协同工作的必要性越来越强，软件开发工作量呈几何级数增加，并且各种各样的业务场景所需要的软硬件调试环境越来越多，现场需要的各种数据和经验积累也越来越重要。
但在项目的设计和开发阶段，开发团队不可能拥有过多的实施经验，对各种情况的模拟不充分，造成在运行阶段，系统面临各种问题需要解决，维护的工作量非常庞大。
发明内容
发明目的：一个目的是提供一种物联网应用模拟系统的设计方法，以解决现有技术中存在的上述问题。
技术方案：一种物联网应用模拟系统的设计方法，包括：
步骤1：构建物联网应用模拟系统；
步骤2：对通信链路进行虚拟和优化；
步骤3：对模拟系统进行性能评估。
在进一步的实施例中，所述步骤1进一步为，所述模拟系统包括：
用于模拟设备运行工况的虚拟设备模块，
用于采集虚拟设备模块工况信息以及控制输出信号的虚拟采控模块，
用于负责数据传输的通讯模块，
用于接收通讯模块传输的数据并更加接收的数据下达控制指令的云平台模块；所述通讯模块将云平台模块下达的控制命令传输至虚拟采控模块，所述虚拟采控模块将控制命令输出至虚拟设备模块。
在进一步的实施例中，所述虚拟设备模块包括第一设备模块、第二设备模块以及第三设备模块；当第一设备模块模拟运行时，云平台模块下达命令信息，第一设备模块根据云平台模块下达的命令信息进行回复应答信息；当第二设备模块模拟运行时，第二设备模块根据命令信息实时回复应答信息；当第三设备模块模拟运行时，云平台模块通过虚拟采控模块定时采集第三设备模块的数据。
在进一步的实施例中，所述步骤2进一步为，通过AT命令来进行网络配置实现通信链路的虚拟化，虚拟设备模块所对应的AT命令信息及应答信息会存储于数据库中以供虚拟设备模块运行模拟；AT指令接口通过OS下的TCP/IP协议栈来完成；同时，通过搭建自适应路由优化算法模型，对无线网络场景下的通信链路进行模拟和优化。
在进一步的实施例中，所述自适应路由优化算法模型对通信链路的优化过程进一步为：
首先，建立传输能量区域划分规则，计算能量跳转概率选出相交或相邻同心圆范围中适应值的扇环作为下移跳节点的备选区域；
然后，设定等宽rseg为划分单位，将节点n的最大传输半径rn划分为k个以n为圆心的同心圆环，其中k＝rn/rseg，并设定内围扇环节点与n采用单挑传输；
最后，设定扇环qu向下一个扇环发送数据的概率为pu，则数据传输在第u扇环区域传输概率为yu，即
yu＝λu+λupu+1+···+λupkpk-1···pn+1，
其中，yu＝pu+1yu+1,u＝2,···,j；令pk＝0，得到：
Figure BDA0002535411910000021
其中，λ＝yu/s1e1，eu＝Eu/su,λu为节点适应值最优事件在第u扇环区域内发生的概率且与第u扇环内的区域面积成正比，su为扇环内面积，Eu为su内节点的总能量；选择pu最大值时对应的节点并将该节点作为中继节点实现对通信链路的优化。
在进一步的实施例中，所述步骤3进一步为：
步骤301：计算通信链路故障的概率：P(S)＝P(S1)+P(S2)+P(S3)+P(S4)；式中S表示通信链路故障、S1表示通信模块异常、S2表示信道异常、S3表示服务器拥塞、S4表示路由错误，P(S1)、P(S2)、P(S3)以及P(S4)分别表示通信链路出现通信模块异常、信道异常、服务器拥塞以及路由错误情况的概率；
步骤302：计算虚拟设备模块故障的概率：P(T)＝P(T1)+P(T2)+P(T3)；式中T表示虚拟设备模块数据异常、T1表示数据错误、T2表示数据丢失、T3表示超时未应答，P(T1)、P(T2)、P(T3)分别表示上述虚拟设备模块数据出现数据错误数据丢失以及超时未应答情况的概率；
步骤303：对模拟系统进行调试，针对云平台出现异常情况确定故障检查顺序。
在进一步的实施例中，所述步骤303进一步为：当云平台上没有数据时，首先，根据贝叶斯理论，计算由链路故障导致云平台未显示数据的故障的概率为：
Figure BDA0002535411910000031
其中，E1为云平台没有数据的故障问题，S表示通信链路故障问题，P(S∩E1)为E1和S同时发生的概率；S进一步细分成S1、S2、S3以及S4四种情况；然后再根据贝叶斯理论计算虚拟设备模块出现故障导致引起的云平台未显示数据的故障的概率为：
Figure BDA0002535411910000032
其中，E1为云平台没有数据的故障问题，T表示通信链路故障问题，P(T∩E1)为E1和T同时发生的概率；T进一步细分成T1、T2、T3三种情况；最后根据S1、S2、S3、S4、T1、T2以及T3出现的概率的大小确定故障检查顺序；
当据云平台数据不完整或者错误时，首先根据贝叶斯理论计算虚拟设备模块出现故障导致引起的云平台未显示数据的故障的概率为：
Figure BDA0002535411910000033
其中，E2为云平台数据不完整或错误的故障问题，T表示通信链路故障问题，P(T∩E2)为E2和T同时发生的概率；T进一步细分成T1、T2、T3三种情况；然后根据T1、T2以及T3出现的概率的大小确定故障检查顺序。
在进一步的实施例中，所述模拟系统通过SWIOT软件在PC上实现，所述SWIOT包括：
BYCON_INT，为模拟系统界面部分，负责加载模块，调用数据库；
BYCON_DLL，为虚拟设备模拟部分，负责发布数据以及执行控制命令；
IITOS_DLL，为通讯链路模拟部分，负责建立连接，数据收发；
通过数据库表管理虚拟设备信息，虚拟设备表包括设备表和命令表，其中：
设备表结构为：
Figure BDA0002535411910000041
命令表结构为：
名称 类型 约束条件 说明
id int 无重复
create_time timestamp 自动生成 创建时间
update_time timestamp 自动生成 修改时间
cmd_type varchar(10) 默认为空 命令类型
cmd_content varchar(500) 默认为空 命令内容
reply_type varchar(10) 默认为空 应答类型
replay_content varchar(1024) 默认为空 应答内容
delay_time int 默认为空 延时时间(ms)
dev_id int 不允许为空 外键，设备id
remarks varchar(200) 默认为空 备注
。
在进一步的实施例中，所述SWIOT软件的信息传输的基本单元为命令组，所述命令组包括命令类型CT、命令内容CC、应答类型RT、应答内容RC、延迟时间DT以及重复次数NOR；所述虚拟设备的命令组为
{[CT1][CC1]:[RT1][RC1],[DT1],[NOR1]；[CT2][CC2]:[RT2][RC2],[DT2],[NOR2]；……；[CTn][CCn]:[RTn][RCn],[DTn],[NORn]}，其中n为命令组的数量。
有益效果：
首先，本发明通过对设备虚拟化，避免开发阶段投入过多的实体设备，降低投资成本；同时对设备运行过程进行模拟，简化调试环节，便于开发过程中积累经验，进而降低运行阶段的维护工作量；
其次，通过搭建自适应路由优化算法模型，对无线低功耗场景下的通信链路进行模拟和优化，从而为实际运行阶段的无线网络场景提供低功耗参考方案；
最后，通过对云平台模块运行故障评估，形成故障排除方案，便于实际运行阶段发生故障时能够快速找到故障原因并维护。
附图说明
图1是本发明的物联网应用模拟系统的结构示意图。
图2是本发明的用于模拟物联网设备的数字模拟模型。
图3是本发明的BYCON_INT、DLL及云平台的关系示意图。
图4是本发明的无线网络场景下的传输能量区域划分示意图。
图5是本发明的云平台模块上数据没有显示时的故障分析示意图。
图6是本发明的云平台模块上数据错误时的故障分析示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例，对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
经申请人研究发现，在物联网项目实施和设备的开发过程中，往往需要将信号采集，通信传输，服务器接收等环节都考虑进来，对工程师的要求较高，对于物联网终端来说，随着业务越来越复杂，不同领域的专家协同工作的必要性越来越强，开发工作量呈几何级数增加，并且各种各样的业务场景所需要的软硬件调试环境越来越多，现场需要的各种数据和经验积累也越来越重要。但在项目的设计和开发阶段，开发团队不可能拥有过多的实施经验，对各种情况的模拟不充分，造成在运行阶段，系统面临各种问题需要解决，维护的工作量非常庞大；同时，在开发过程中频繁使用安装设备，也会极大增加投资成本。
为了解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种物联网应用模拟系统的设计方法，通过构建物联网应用模拟系统；并对通信链路进行虚拟和优化，最后对模拟系统进行性能评估。
下面通过实施例，并结合附图对本发明的技术方案做具体说明。
一种物联网应用模拟系统的设计方法，包括：
步骤1：构建物联网应用模拟系统。如图1所示，该模拟系统包括用于模拟设备运行工况的虚拟设备模块，用于采集虚拟设备模块工况信息以及控制输出信号的虚拟采控模块，用于负责数据传输的通讯模块，用于接收通讯模块传输的数据并更加接收的数据下达控制指令的云平台模块；所述通讯模块将云平台模块下达的控制命令传输至虚拟采控模块，所述虚拟采控模块将控制命令输出至虚拟设备模块。
结合图2，物联网设备的数字特征包括三种类型，分别为命令-应答式，这种常见于带有RS232/RS485的设备，当采集设备数据时，主机需发相应命令，等待设备应答；不间断输出式，例如GPS等定位系统，不间断向外输出数据的；无命令定时采集式，这类设备需要主机定时去采集，然后返回数据，不用发送命名，比如一些温度传感器等。本实施例中的虚拟设备模块包括第一设备模块、第二设备模块以及第三设备模块；当第一设备模块模拟运行时，云平台模块下达命令信息，第一设备模块根据云平台模块下达的命令信息进行回复应答信息；当第二设备模块模拟运行时，第二设备模块根据命令信息实时回复应答信息；当第三设备模块模拟运行时，云平台模块通过虚拟采控模块定时采集第三设备模块的数据。
为了在调试和开发过程中，尽可能的避免使用实体设备，降低投资成本，结合图3，本实施例中通过SWIOT软件在PC上实现模拟系统的设计与运行模拟，SWIOT软件包括BYCON_INT、BYCON_DLL以及IITOS_DLL。其中，BYCON_INT为模拟系统界面部分，负责加载模块，调用数据库。BYCON_INT使用QT开发，在Windows下调用dll来模拟实际终端对不同设备的操作，模拟结果会上传给云平台。BYCON_DLL为虚拟设备模拟部分，负责发布数据以及执行控制命令，如开关继电器，操作RS232/485设备等；IITOS_DLL为通讯链路模拟部分，负责建立连接，数据收发。为了便于维护虚拟设备传输信息，我们使用数据库表的方式管理虚拟设备信息，虚拟设备表有设备表、命令表。其中，设备表结构具体为下表所示：
Figure BDA0002535411910000061
Figure BDA0002535411910000071
；命令表结构具体为下表所示：
名称 类型 约束条件 说明
id int 无重复
create_time timestamp 自动生成 创建时间
update_time timestamp 自动生成 修改时间
cmd_type varchar(10) 默认为空 命令类型
cmd_content varchar(500) 默认为空 命令内容
reply_type varchar(10) 默认为空 应答类型
replay_content varchar(1024) 默认为空 应答内容
delay_time int 默认为空 延时时间(ms)
dev_id int 不允许为空 外键，设备id
remarks varchar(200) 默认为空 备注
。通过软件构建物联网应用模拟系统实现了设备的虚拟化，从而避免在开发和调试阶段过多的投入实体设备，降低投资成本；同时，由于采用虚拟化的模拟，简化了调试环节，便于在开发过程中积累经验，为后续物联网系统的实际运行提供参考，降级实际运行过程中的维护工作量。
设备运行的主要特征是命令组，每个命令组由若干命令和对应的应答组成。一个设备可能有若干个命令组组成，这些命令组分别对应设备可能出现的情况。命令有各种形式，对于常见的命令应答式，该数据结构里记录了命令内容和应答内容，并有延时时间。本案根据设备的特点，将命令和各种可能的应答存入数据库，调试者/开发者根据情况，选择命令和应答组成命令组，当物联网系统运行时，系统将根据运行情况向设备发送各种命令，模拟器收到命令后，根据各个命令对应的应答回复结果。在进一步的实施例中，SWIOT软件的信息传输的基本单元为命令组，命令组包括命令类型CT、命令内容CC、应答类型RT、应答内容RC、延迟时间DT以及重复次数NOR；所述虚拟设备的命令组为{[CT1][CC1]:[RT1][RC1],[DT1],[NOR1]；[CT2][CC2]:[RT2][RC2],[DT2],[NOR2]；……；[CTn][CCn]:[RTn][RCn],[DTn],[NORn]}，其中n为命令组的数量。命令组丰富了设备命令信息的表现形式，不仅可以表示同一命令的多条应答信息，而且对不同命令的不同应答也做了很好的诠释，针对调试环节能够提供更多的工况模拟。
步骤2：对通信链路进行虚拟和优化。通信功能是物联网的核心组成部分之一，也是物联网络形成的关键。在通用计算机上进行模拟时，对于大多数协议，我们可以通过使用Socket通信的形式进行通信形式的模拟，并可在此基础上附加多种参数如网络环境不确定性、通信成本等。在物联网应用中，通信链路层有多种无线通信技术如IEEE802.15.4,Bluetooth low-energe(BLE),LoRa,以及3G/4G,NB-IoT等，以及各种有线技术如BACnet,Ethernet,controller area network(CAN)以及power-line communication(PLC)等。同时，针对不同的硬件网络和组网模式，有不同的标准IP协议栈，如TCP,UDP,ICMPv6,IPv6以及6LoWPAN,CoAP等均可在通用计算机上进行建模和模拟。为满足物联网网络配置中的高效性、稳定性以及成本控制，本实施例中，通过AT命令来进行网络配置实现通信链路的虚拟化，虚拟设备模块所对应的AT命令信息及应答信息会存储于数据库中以供虚拟设备模块运行模拟；AT指令接口通过OS下的TCP/IP协议栈来完成；同时，通过搭建自适应路由优化算法模型，对无线网络场景下的通信链路进行模拟和优化。
低功耗是物联网场景下的需求之一。对于大量的无线网络场景，特别是电池供电的设备，需要它的通信设备保持较低的功耗水平。目前无线网络低功耗方法主要是基于低功耗分簇路由算法进行的，通过优化簇的路由选择方式，降低节点能量消耗，进而提高网络的能量均衡性，延长无线网络的生存时间。为了进一步促进物联网实际运行过程中的无线网络场景的低功耗，并提供低功耗参考方案，有必要对无线网络场景下的通讯链路进行优化。本实施例中通过搭建自适应路由优化算法模型实现上述目的。具体的，结合图4，首先，建立传输能量区域划分规则，计算能量跳转概率选出相交或相邻同心圆范围中适应值的扇环作为下移跳节点的备选区域，有效保持节点集精度并减少其计算量。然后，设定等宽rseg为划分单位，将节点n的最大传输半径rn划分为k个以n为圆心的同心圆环，其中k＝rn/rseg；考虑到节点n的传输代价和扇环位置呈正相关，设定内围扇环节点与n采用单挑传输。根据跳转概率得出扇环q1和扇环qk中必然存在的性能达到最理想效果的扇环qbest，该扇环中的节点不仅满足了适应值最优，同时，当该扇环某一节点失效时，也可以选择该扇环内次优节点作为替代。最后，设定扇环qu向下一个扇环发送数据的概率为pu，则数据传输在第u扇环区域传输概率为yu，即
yu＝λy+λupu+1+···+λupkpk-1···pn+1，
其中，yu＝pu+1yu+1,u＝2,···,k；令pk＝0，得到：
Figure BDA0002535411910000091
其中，λ＝yu/s1e1，eu＝Eu/su,λu为节点适应值最优事件在第u扇环区域内发生的概率且与第u扇环内的区域面积成正比，su为扇环内面积，Eu为su内节点的总能量；跳转率pu越大，即节点最优事件发生的概率越大，其扇环内节点的自适应值较优，Eu与pu反相关，因此pu越大Eu越小，即能耗越小。通过将最优节点作为中继节点对通信链路进行优化，缩短路由拓扑长度，降低网络能耗，实现延长网络生命周期的目的；从而为物联网实际运行过程中就如何降低节点能量消耗，提高网络的能量均衡性，进而延长无线网络的生存时间提供参考方案。
步骤3：对模拟系统进行性能评估。如前所述，通过SWIOT软件在PC上实现物联网模拟开发、调试，可在设计和调试阶段积累数据，给出优化建议。更重要的，通过对物联网系统的模拟，能够发现调试和开发过程中存在的异常问题，通过对异常情况出现的故障原因进行分析，进而对模拟系统各个环节的可靠性进行分析，为物联网系统的实际运行中遇到的故障提供排查依据。在实际运行中，系统出现异常的主要表现为：
1.未接到数据：此时云平台上没有数据，这种情况记为E1，出现的概率为P(E1)；
2.接收数据错误：此种情况云平台上有数据，但数据不完整或者错误，这样情况记为E2，出现的概率为P(E2)。
对于异常E1，出问题的原因可能是通信链路故障，也可能是设备故障，与情况E1类似，异常E2表示数据出错，此时指数据已经收到，但接收的不完整或有数据出错，这种情况主要跟设备故障相关，通信链路的出现故障可能性不大，所以在概率上，因S引起的E2的概率：P(E2|S)很小，主要考虑设备原因。而如何对故障进行排除，便于维护成为必须解决的问题。为了解决这问题，步骤3通过对模拟系统进行性能评估，不断根据虚拟系统出现的异常问题确定故障排除顺序，为实际运行过程提供解决方案，其过程进一步为：
步骤301：计算通信链路故障的概率：P(S)＝P(S1)+P(S2)+P(S3)+P(S4)；式中S表示通信链路故障、S1表示通信模块异常、S2表示信道异常、S3表示服务器拥塞、S4表示路由错误，P(S1)、P(S2)、P(S3)以及P(S4)分别表示通信链路出现通信模块异常、信道异常、服务器拥塞以及路由错误情况的概率；
步骤302：计算虚拟设备模块故障的概率：P(T)＝P(T1)+P(T2)+P(T3)；式中T表示虚拟设备模块数据异常、T1表示数据错误、T2表示数据丢失、T3表示超时未应答，P(T1)、P(T2)、P(T3)分别表示上述虚拟设备模块数据出现数据错误数据丢失以及超时未应答情况的概率；
步骤303：对模拟系统进行调试，针对云平台模块出现异常情况确定故障检查顺序。
结合图5和图6，在进一步的实施例中，步骤303进一步为：当云平台上没有数据时，首先，根据贝叶斯理论，计算由链路故障导致云平台未显示数据的故障的概率为：
Figure BDA0002535411910000101
其中，E1为云平台没有数据的故障问题，S表示通信链路故障问题，P(S∩E1)为E1和S同时发生的概率；S进一步细分成S1、S2、S3以及S4四种情况；然后再根据贝叶斯理论计算虚拟设备模块出现故障导致引起的云平台未显示数据的故障的概率为：
Figure BDA0002535411910000102
其中，E1为云平台没有数据的故障问题，T表示通信链路故障问题，P(T∩E1)为E1和T同时发生的概率；T进一步细分成T1、T2、T3三种情况；最后根据S1、S2、S3、S4、T1、T2以及T3出现的概率的大小确定故障检查顺序；
当据云平台数据不完整或者错误时，首先根据贝叶斯理论计算虚拟设备模块出现故障导致引起的云平台未显示数据的故障的概率为：
Figure BDA0002535411910000103
其中，E2为云平台数据不完整或错误的故障问题，T表示通信链路故障问题，P(T∩E2)为E2和T同时发生的概率；T进一步细分成T1、T2、T3三种情况；然后根据T1、T2以及T3出现的概率的大小确定故障检查顺序。通过对云平台模块运行故障评估，形成故障排除方案，便于物联网系统实际运行过程中遇到故障时，能够快速找到故障原因并及时维护。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种物联网应用模拟系统的设计方法，其特征在于，包括：
步骤1：构建物联网应用模拟系统；
步骤2：对通信链路进行虚拟和优化；
步骤3：对模拟系统进行性能评估。
2.根据权利要求1所述的物联网应用模拟系统的设计方法，其特征在于，所述步骤1进一步为，所述模拟系统包括：
用于模拟设备运行工况的虚拟设备模块，
用于采集虚拟设备模块工况信息以及控制输出信号的虚拟采控模块，
用于负责数据传输的通讯模块，
用于接收通讯模块传输的数据并更加接收的数据下达控制指令的云平台模块；所述通讯模块将云平台模块下达的控制命令传输至虚拟采控模块，所述虚拟采控模块将控制命令输出至虚拟设备模块。
3.根据权利要求2所述的物联网应用模拟系统的设计方法，其特征在于，所述虚拟设备模块包括第一设备模块、第二设备模块以及第三设备模块；当第一设备模块模拟运行时，云平台模块下达命令信息，第一设备模块根据云平台模块下达的命令信息进行回复应答信息；当第二设备模块模拟运行时，第二设备模块根据命令信息实时回复应答信息；当第三设备模块模拟运行时，云平台模块通过虚拟采控模块定时采集第三设备模块的数据。
4.根据权利要求1所述的物联网应用模拟系统的设计方法，其特征在于，所述步骤2进一步为，通过AT命令来进行网络配置实现通信链路的虚拟化，虚拟设备模块所对应的AT命令信息及应答信息会存储于数据库中以供虚拟设备模块运行模拟；AT指令接口通过OS下的TCP/IP协议栈来完成；同时，通过搭建自适应路由优化算法模型，对无线网络场景下的通信链路进行模拟和优化。
5.根据权利要求4所述的物联网应用模拟系统的设计方法，其特征在于，所述自适应路由优化算法模型对通信链路的优化过程进一步为：
首先，建立传输能量区域划分规则，计算能量跳转概率选出相交或相邻同心圆范围中适应值的扇环作为下移跳节点的备选区域；
然后，设定等宽rseg为划分单位，将节点n的最大传输半径rn划分为k个以n为圆心的同心圆环，其中k＝rn/rseg，并设定内围扇环节点与n采用单挑传输；
最后，设定扇环qu向下一个扇环发送数据的概率为pu，则数据传输在第u扇环区域传输概率为yu，即
yu＝λu+λupu+1+···+λupkpk-1···pn+1，
其中，yu＝pu+1yu+1,u＝2,···,k；令pk＝0，得到：
Figure FDA0002535411900000021
其中，λ＝yu/s1e1，eu＝Eu/su,λu为节点适应值最优事件在第u扇环区域内发生的概率且与第u扇环内的区域面积成正比，su为扇环内面积，Eu为su内节点的总能量；选择pu最大值时对应的节点并将该节点作为中继节点实现对通信链路的优化。
6.根据权利要求1所述的物联网应用模拟系统的设计方法，其特征在于，所述步骤3进一步为：
步骤301：计算通信链路故障的概率：P(S)＝P(S1)+P(S2)+P(S3)+P(S4)；式中S表示通信链路故障、S1表示通信模块异常、S2表示信道异常、S3表示服务器拥塞、S4表示路由错误，P(S1)、P(S2)、P(S3)以及P(S4)分别表示通信链路出现通信模块异常、信道异常、服务器拥塞以及路由错误情况的概率；
步骤302：计算虚拟设备模块故障的概率：P(T)＝P(T1)+P(T2)+P(T3)；式中T表示虚拟设备模块数据异常、T1表示数据错误、T2表示数据丢失、T3表示超时未应答，P(T1)、P(T2)、P(T3)分别表示上述虚拟设备模块数据出现数据错误数据丢失以及超时未应答情况的概率；
步骤303：对模拟系统进行调试，针对云平台出现异常情况确定故障检查顺序。
7.根据权利要求6所述的物联网应用模拟系统的设计方法，其特征在于，所述步骤303进一步为：当云平台上没有数据时，首先，根据贝叶斯理论，计算由链路故障导致云平台未显示数据的故障的概率为：
Figure FDA0002535411900000022
其中，E1为云平台没有数据的故障问题，S表示通信链路故障问题，P(S∩E1)为E1和S同时发生的概率；S进一步细分成S1、S2、S3以及S4四种情况；然后再根据贝叶斯理论计算虚拟设备模块出现故障导致引起的云平台未显示数据的故障的概率为：
Figure FDA0002535411900000031
其中，E1为云平台没有数据的故障问题，T表示通信链路故障问题，P(T∩E1)为E1和T同时发生的概率；T进一步细分成T1、T2、T3三种情况；最后根据S1、S2、S3、S4、T1、T2以及T3出现的概率的大小确定故障检查顺序；
当据云平台数据不完整或者错误时，首先根据贝叶斯理论计算虚拟设备模块出现故障导致引起的云平台未显示数据的故障的概率为：
Figure FDA0002535411900000032
其中，E2为云平台数据不完整或错误的故障问题，T表示通信链路故障问题，P(T∩E2)为E2和T同时发生的概率；T进一步细分成T1、T2、T3三种情况；然后根据T1、T2以及T3出现的概率的大小确定故障检查顺序。
8.根据权利要求1所述的物联网应用模拟系统的设计方法，其特征在于，所述模拟系统通过SWIOT软件在PC上实现，所述SWIOT包括：
BYCON_INT，为模拟系统界面部分，负责加载模块，调用数据库；
BYCON_DLL，为虚拟设备模拟部分，负责发布数据以及执行控制命令；
IITOS_DLL，为通讯链路模拟部分，负责建立连接，数据收发；
通过数据库表管理虚拟设备信息，虚拟设备表包括设备表和命令表，其中：
设备表结构为：
Figure FDA0002535411900000033
命令表结构为：
Figure FDA0002535411900000034
Figure FDA0002535411900000041
9.根据权利要求8所述的物联网应用模拟系统的设计方法，其特征在于，所述SWIOT软件的信息传输的基本单元为命令组，所述命令组包括命令类型CT、命令内容CC、应答类型RT、应答内容RC、延迟时间DT以及重复次数NOR；所述虚拟设备的命令组为{[CT1][CC1]:[RT1][RC1],[DT1],[NOR1]；[CT2][CC2]:[RT2][RC2],[DT2],[NOR2]；……；[CTn][CCn]:[RTn][RCn],[DTn],[NORn]}，其中n为命令组的数量。
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