一种面向野外施工监测的无线节点通信管理方法技术

本发明专利技术涉及一种面向野外施工监测的无线节点通信管理方法，属于无线通信领域。该方法是将监测数据分为普通数据和紧急数据，网关根据通信周期、节点数量和节点序号，计算节点i的时间片T

【技术实现步骤摘要】
一种面向野外施工监测的无线节点通信管理方法


[0001]本专利技术属于无线通信领域，涉及一种面向野外施工监测的无线节点通信管理方法。

技术介绍

[0002]对野外施工进行监测是确保野外施工高效、安全的必要手段，但野外施工监测到的数据如何可靠的传输是需要解决的问题。野外施工作业数据传输一般对传输速率要求不高，但要求其传输距离远，通信可靠性高。基于此特点，在野外施工实时监测往往采用无线通信方式，传统的无线通信是监测节点以随机的方式主动向网关发起数据通信，由于所有节点都是随机的向网关发送信息，网关没有对应的方法控制节点发送数据，因此很容易因为信号之间的干扰而导致通信失败，不能保证通信的可靠性；同时野外施工监测节点通常使用电池供电，因此对节点的功耗要求严格，若节点将无线通信模组长时间打开，会使得节点的功耗大，节点的使用寿命不长，不利于野外施工监测使用。
[0003]综上，目前亟需一种能同时解决野外施工监测中无线通信信号干扰大且功耗大的无线节点通信管理方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种面向野外施工监测的无线节点通信管理方法，以解决野外施工监测中无线通信信号干扰大的问题，提高野外施工监测普通数据传输的可靠性和紧急数据传输的实时性，同时让节点在与自己无关的时间片进入通信休眠状态，降低节点功耗从而延长节点使用寿命。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种面向野外施工监测的无线节点通信管理方法，将野外施工监测数据分为普通数据和紧急数据，网关根据通信周期、节点数量和节点序号，计算节点i的时间片T
i
，其中T
i
由节点自身普通数据时间片T
i1
和网络中紧急数据的公用时间片T
i2
组成，且T
i
根据其序号i的奇偶性来确定T
i1
和T
i2
编排的先后顺序；当节点i监测到普通数据时，在时间片T
i1
发送数据，在其余时间进行通信休眠；当节点i监测到紧急数据时，通过抢占合适的紧急数据公用时间片T
a
发送数据，其中一个紧急数据公用时间片T
a
由相邻的两个时间片T
(i
‑
1)2
和T
i2
组成；节点无论监测到何种数据都要在网关时间片T
01
接收网关的消息。
[0007]进一步，该方法具体包括以下步骤：
[0008]S1：节点申请加入无线网络，包括：
[0009]S11：节点实时监听网关发出的时间片配置报文，等待加入无线网络；
[0010]S12：节点收到网关发出的时间片配置报文后，开始周期性的向网关发送入网请求报文；
[0011]S13：网关收到节点发送的入网请求报文后，向节点发送确认入网报文；
[0012]S14：如果节点收到网关发送的确认入网请求报文，则表明加入网络成功；
[0013]S2：网关根据节点相关信息，计算节点i的时间片T
i
并组成时间片配置报文，再将时间片配置报文发送给所有已入网的节点，网关发送时间片配置报文的周期为T，单位为毫秒；
[0014]S3：如果已入网节点i收到网关发送的时间片配置报文，则解析报文获取属于节点i的普通数据时间片T
i1
和用于接收时间片配置报文的时间片T
01
，T
01
也称为网关时间片，若节点监测到普通数据，则节点开始进行通信休眠并跳转到S4；若节点监测到紧急数据，则跳转到S5；其中普通数据是指野外施工监测未达到阈值的数据，紧急数据是指野外施工监测达到阈值的数据；
[0015]S4：在节点i监测到普通数据时，节点i主动向网关发送数据，包括：
[0016]S41：节点i在属于自己的普通数据时间片T
i1
被唤醒；
[0017]S42：节点i被唤醒后向网关发送普通数据；
[0018]S43：发送完成后节点i进入通信休眠状态并跳转到S6；
[0019]S5：在节点i监测到紧急数据时，节点i通过时间片配置报文获取网络中紧急数据发送的公用时间片，并抢占最近的紧急数据公用时间片T
a
向网关发送紧急数据，并且在监测到紧急数据期间不再进行通信休眠，其中节点发送紧急数据的频率由节点本地设置，若节点i未到达时间片T
01
，则继续循环执行S5；若在此期间节点i监测到普通数据，则跳转到S4；若节点i到达时间片T
01
，则跳转到S6；
[0020]S6：节点i到达时间片T
01
后开始接收时间片配置报文并跳转到步骤S3，若在一定时间内未接收到时间片配置报文或未能从报文中解析到属于自己的时间片，则节点i主动退网并跳转到步骤S1。
[0021]进一步，步骤S2中，所述节点相关信息包括通信周期T、节点数量n和节点入网序号i，通信周期等于网关发送时间片配置报文的周期，节点入网序号按照节点入网顺序从1开始依次递增，网关将序号0保留，不分配给入网的节点，所有节点在序号0对应的时间片T
01
接收网关发送的时间片配置报文。
[0022]进一步，步骤S2中，计算节点i的时间片T
i
并组成时间片配置报文，包括：
[0023]1)根据节点数量将通信周期均分，计算公式为：
[0024][0025]其中，T为通信周期，单位为毫秒，n为已入网节点数量，为时间片平均长度，单位为毫秒，由于节点将数据全部发送完成需要一定的时间，此时间由节点发送的数据量确定，所以时间片平均长度不能太小，因此n的最大值(即网关能管理的最大节点数量)和通信周期T的取值需要根据节点发送数据所需的时间确定；
[0026]2)根据节点入网序号分配节点i的普通数据时间片T
i1
和网络中紧急数据的公用时间片T
i2
，其中T
i1
和T
i2
的长度均为T
i
根据其序号i的奇偶性进行T
i1
和T
i2
编排，当i为偶数时，T
i1
在前，T
i2
在后，当i为奇数时，T
i2
在前，T
i1
在后，并按照此编排规则将所有节点的时间片组合为时间片配置报文。
[0027]进一步，节点i的普通数据时间片T
i1
为：
[0028][0029]其中，为时间片平均长度，i为时间片序号即节点入网序号，时间片T
i1
的长度为单位为毫秒。
[0030]进一步，步骤S3中，在节点接收网关发送的时间片配置报文过程中，节点本地要维护一个计时器，计时总时长为T，当计时到达T后，计时器重置为0，当到达时间片T
01
后，节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向野外施工监测的无线节点通信管理方法，其特征在于，该方法是将野外施工监测数据分为普通数据和紧急数据，网关根据通信周期、节点数量和节点序号，计算节点i的时间片T
i
，其中T
i
由节点自身普通数据时间片T
i1
和网络中紧急数据的公用时间片T
i2
组成，且T
i
根据其序号i的奇偶性来确定T
i1
和T
i2
编排的先后顺序；当节点i监测到普通数据时，在时间片T
i1
发送数据，在其余时间进行通信休眠；当节点i监测到紧急数据时，通过抢占合适的紧急数据公用时间片T
a
发送数据，其中一个紧急数据公用时间片T
a
由相邻的两个时间片T
(i
‑
1)2
和T
i2
组成；节点无论监测到何种数据都要在网关时间片T
01
接收网关的消息。2.根据权利要求1所述的无线节点通信管理方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：S1：节点申请加入无线网络，包括：S11：节点实时监听网关发出的时间片配置报文，等待加入无线网络；S12：节点收到网关发出的时间片配置报文后，开始周期性的向网关发送入网请求报文；S13：网关收到节点发送的入网请求报文后，向节点发送确认入网报文；S14：如果节点收到网关发送的确认入网请求报文，则表明加入网络成功；S2：网关根据节点相关信息，计算节点i的时间片T
i
并组成时间片配置报文，再将时间片配置报文发送给所有已入网的节点，网关发送时间片配置报文的周期为T；S3：如果已入网节点i收到网关发送的时间片配置报文，则解析报文获取属于节点i的普通数据时间片T
i1
和用于接收时间片配置报文的时间片T
01
，T
01
也称为网关时间片，若节点监测到普通数据，则节点开始进行通信休眠并跳转到S4；若节点监测到紧急数据，则跳转到S5；其中普通数据是指野外施工监测未达到阈值的数据，紧急数据是指野外施工监测达到阈值的数据；S4：在节点i监测到普通数据时，节点i主动向网关发送数据，包括：S41：节点i在属于自己的普通数据时间片T
i1
被唤醒；S42：节点i被唤醒后向网关发送普通数据；S43：发送完成后节点i进入通信休眠状态并跳转到S6；S5：在节点i监测到紧急数据时，节点i通过时间片配置报文获取网络中紧急数据发送的公用时间片，并抢占最近的紧急数据公用时间片T
a
向网关发送紧急数据，并且在监测到紧急数据期间不再进行通信休眠，其中节点发送紧急数据的频率由节点本地设置，若节点i未到达时间片T
01
，则继续循环执行S5；若在此期间节点i监测到普通数据，则跳转到S4；若节点i到达时间片T
01
，则跳转到S6；S6：节点i到达时间片T
01
后开始接收时间片配置报文并跳转到步骤S3，若在一定时间内未接收到时间片配置报文或未能从报文中解析到属于自己的时间片，则节点i主动退网并跳转到步骤S1。3.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：向敏，王俨铨，周兴旺，张昌剑，王瑞琼，罗樟，何家骏，邹鹏，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：