一种隧道无线传感网络通信方法及系统技术方案

本申请公开一种隧道无线传感网络通信方法及系统，方法包括：为隧道无线传感网络中的网络节点配置梯级信息，构建梯田通信势能模型，其中，具有相同所述梯级信息的所述网络节点数量为至少两个，具有相同所述梯级信息的所述网络节点均能与下一级所述梯级信息对应的所有所述网络节点直接通信；通过所述梯田通信势能模型，对隧道风机的运行工况进行轮询监测。能够提升现有隧道无线传感网络的数据传输效率。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道无线传感网络通信方法及系统
本申请涉及通信
，尤其涉及一种隧道无线传感网络通信方法及系统。
技术介绍
在隧道通信应用中，传统分布式测试系统往往采用技术成熟、应用广泛的RS485总线(定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准)构建系统内部的通讯，需要布设线缆。对于已经投入运营的隧道，由于布线难度较大且施工成本高、周期长等制约着已运营隧道内机电设备的智能化升级改造。为解决已运营隧道内机电设备的智能化升级改造受到布线相关的限制，测试系统的通信方式可以选择无线传感网络(WSN，WirelessSensorNetwork)。但是WSN的数据传输效率较低，尤其针对变化很快的信号，对应的采样率较高，WSN的网络节点会产生大量的数据，容易发生数据传递的延时或者网络数据的数据拥塞。
技术实现思路
本申请实施例提供一种隧道无线传感网络通信方法及系统，能够提升现有隧道无线传感网络的数据传输效率。第一方面，一种隧道无线传感网络通信方法，包括：为隧道无线传感网络中的网络节点配置梯级信息，构建梯田通信势能模型，其中，具有相同所述梯级信息的所述网络节点数量为至少两个，具有相同所述梯级信息的所述网络节点均能与下一级所述梯级信息对应的所有所述网络节点直接通信；通过所述梯田通信势能模型，对隧道风机的运行工况进行轮询监测。在一种可行的实施方式中，在所述为隧道无线传感网络中的网络节点配置梯级信息，构建梯田通信势能模型的步骤之前，包括：为所述隧道无线传感网络中的网络节点配置网段号，其中，相同所述网段号对应的所述网络节点能够实现相互通信；选择任一所述网络节点，将该网络节点的属性设置为协调器节点；为所述协调器节点配置协调器地址，以及为其他所述网络节点配置网络节点地址，其中，不同所述网络节点的所述网络节点地址不同，所述协调器地址与所述网络节点地址不同；将具有相同所述网段号的所述网络节点的目标地址设置为所述网段号对应的所述协调器地址。在一种可行的实施方式中，所述为隧道无线传感网络中的网络节点配置梯级信息，构建梯田通信势能模型的步骤，包括：所述网络节点向周围的其他所述网络节点广播自身的所述梯级信息，同时接收周围的其他所述网络节点广播的所述梯级信息，若所述网络节点能够接收到所有所述梯级信息为n级的所述网络节点发出的所述梯级信息，则确定所述网络节点的梯级信息为n+1级，其中，所述协调器节点的所述梯级信息为0级。在一种可行的实施方式中，所述通过所述梯田通信势能模型，对隧道风机的运行工况进行轮询监测的步骤，包括：通过所述梯田通信势能模型，按照设定间隔时间，依次向所述网络节点发送轮询短命令；根据所述轮询短命令，所述网络节点应答对应的所述隧道风机的运行工况。在一种可行的实施方式中，所述通过所述梯田通信势能模型，对隧道风机的运行工况进行轮询监测的步骤，还包括：根据所述网络节点应答的所述隧道风机的运行工况，向所述网络节点发送数据传输指令，以调取所述网络节点对应的传感器上存储的所述隧道风机的运行工况数据。在一种可行的实施方式中，所述根据所述网络节点应答的所述隧道风机的运行工况，向所述网络节点发送数据传输指令，以调取所述网络节点对应的传感器上存储的所述隧道风机的运行工况数据的步骤，包括：根据所述网络节点应答的所述隧道风机的运行工况，向所述网络节点发送预备传输指令；所述网络节点根据所述预备传输指令，判断所述隧道无线传感网络的当前网络状态；根据所述隧道无线传感网络的当前网络状态，调整需要上传的数据包长度。在一种可行的实施方式中，所述根据所述隧道无线传感网络的当前网络状态，调整需要上传的数据包长度的步骤，包括：根据所述隧道无线传感网络的当前网络状态，确定首包数据的长度；上传所述首包数据；根据所述首包数据传输到达的响应时间，判断所述隧道无线传感网络的当前网络状态；根据所述隧道无线传感网络的当前网络状态，确定下一个数据包的长度，直至所有所述数据包上传完成。在一种可行的实施方式中，所述隧道无线传感网络的当前网络状态包括标准可用、良好和优秀；所述根据所述隧道无线传感网络的当前网络状态，调整需要上传的数据包长度的步骤，包括：如果所述隧道无线传感网络的当前网络状态为良好或者优秀，增加需要上传的数据包长度。在一种可行的实施方式中，所述通过所述梯田通信势能模型，对隧道风机的运行工况进行轮询监测的步骤，还包括：通过所述梯田通信势能模型，按照设定频率，向所述网络节点发出数据采集指令；根据所述数据采集指令，所述网络节点通知对应的传感器采集所述隧道风机的当前运行工况数据；所述网络节点上传所述传感器采集到的所述隧道风机的所述当前运行工况数据。第二方面，一种隧道无线传感网络通信系统，包括：上位机和和隧道无线传感网络，所述隧道无线传感网络包括多个网络节点；所述上位机用于为所述隧道无线传感网络中的所述网络节点配置梯级信息，以构建梯田通信势能模型，以及通过所述梯田通信势能模型，对隧道内风机的运行工况进行轮询监测。本申请实施例提供的隧道无线传感网络通信方法及系统，利用网络节点的长条形分布，构建一种梯田通信势能模型，在梯田通信势能模型中，每个梯级上的网络节点的数量为至少两个，每个梯级上的所有网络节点具有相同的通信势能，每个梯级上的所有网络节点均能与下一级梯级上的网络节点直接通信，因此，能够实现通信指令或者传输数据的逐级传递或传输。针对目前WSN网络的星型网络拓扑结构，即由于WSN网络会受到通信距离的限制，通信指令或传输数据需要经过多个网络节点的转发，通常是逐个网络节点的转发，网络节点将通信指令或传输数据转发给下一个临近的网络节点，该种网络拓扑结构则是星型分布的，容易造成通信指令或传输数据转发次数较多，当转发变化很快的信号时，对应的采样率较高，WSN的网络节点会产生大量的数据，现有的网络通信结构容易发生数据传递的延时或者网络数据的数据拥塞，导致数据传输的效率较低。本申请实施例提供的隧道无线传感网络通信方法，采用梯田通信势能模型，将隧道中的所有网络节点配置为不同梯级，能够实现通信指令或者传输数据的逐级传递或传输，每个梯级包括至少两个网络节点，每个梯级上只要有一个网络节点进行通信指令或者传输数据的转发即可，可以避免通信指令或者传输数据按照逐个网络节点转发的情况发生，能够较大程度减少通信指令或者传输数据的转发次数，进而提高隧道无线传感网络的数据传输效率。附图说明图1为本申请实施例提供的一种隧道无线传感网络通信方法的示意性流程图；图2为本申请实施例提供的一种网络节点的分布示意图；图3为本申请实施例提供的一种梯田通信势能模型的示意图；图4为本申请实施例提供的一种梯田通信势能模型的通信模式示意图；图5为本申请实施例提供的一种数据包传输流程示意图；图6为本申请实施例提供的一种隧道无线传感网络通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道无线传感网络通信方法，其特征在于，包括：/n为隧道无线传感网络中的网络节点配置梯级信息，构建梯田通信势能模型，其中，具有相同所述梯级信息的所述网络节点数量为至少两个，具有相同所述梯级信息的所述网络节点均能与下一级所述梯级信息对应的所有所述网络节点直接通信；/n通过所述梯田通信势能模型，对隧道风机的运行工况进行轮询监测。/n

【技术特征摘要】
1.一种隧道无线传感网络通信方法，其特征在于，包括：
为隧道无线传感网络中的网络节点配置梯级信息，构建梯田通信势能模型，其中，具有相同所述梯级信息的所述网络节点数量为至少两个，具有相同所述梯级信息的所述网络节点均能与下一级所述梯级信息对应的所有所述网络节点直接通信；
通过所述梯田通信势能模型，对隧道风机的运行工况进行轮询监测。


2.根据权利要求1所述的隧道无线传感网络通信方法，其特征在于，在所述为隧道无线传感网络中的网络节点配置梯级信息，构建梯田通信势能模型的步骤之前，包括：
为所述隧道无线传感网络中的网络节点配置网段号，其中，相同所述网段号对应的所述网络节点能够实现相互通信；
选择任一所述网络节点，将该网络节点的属性设置为协调器节点；
为所述协调器节点配置协调器地址，以及为其他所述网络节点配置网络节点地址，其中，不同所述网络节点的所述网络节点地址不同，所述协调器地址与所述网络节点地址不同；
将具有相同所述网段号的所述网络节点的目标地址设置为所述网段号对应的所述协调器地址。


3.根据权利要求2所述的隧道无线传感网络通信方法，其特征在于，所述为隧道无线传感网络中的网络节点配置梯级信息，构建梯田通信势能模型的步骤，包括：
所述网络节点向周围的其他所述网络节点广播自身的所述梯级信息，同时接收周围的其他所述网络节点广播的所述梯级信息，若所述网络节点能够接收到所有所述梯级信息为n级的所述网络节点发出的所述梯级信息，则确定所述网络节点的梯级信息为n+1级，其中，所述协调器节点的所述梯级信息为0级。


4.根据权利要求2所述的隧道无线传感网络通信方法，其特征在于，所述通过所述梯田通信势能模型，对隧道风机的运行工况进行轮询监测的步骤，包括：
通过所述梯田通信势能模型，按照设定间隔时间，依次向所述网络节点发送轮询短命令；
根据所述轮询短命令，所述网络节点应答对应的所述隧道风机的运行工况。


5.根据权利要求4所述的隧道无线传感网络通信方法，其特征在于，所述通过所述梯田通信势能模型，对隧道风机的运行工况进行轮询监测的步骤，还包括：
根据所述网络节点应答的所述隧道风机的运行工况，向所述网络节点发送数据传输指令，以调取所述网络节点对应的传感器上存储的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：任拴哲，张怀德，王坚，陈黎融，李建敏，
申请(专利权)人：陕西高速电子工程有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61