一种室内大规模实时无线传感网络组网方法及系统技术方案

本发明专利技术属于物联网

【技术实现步骤摘要】
一种室内大规模实时无线传感网络组网方法及系统


[0001]本专利技术属于物联网
IoT

，尤其涉及一种室内大规模实时无线传感网络组网方法及系统
。

技术介绍

[0002]随着科技的发展和人们对智能化生活的追求，室内无线通信技术的应用范围已非常广泛
。
如今，其已经涵盖了宽带无线网络覆盖
、
室内定位
、
室内检测
、
智能仓储
、
智能车库等多个领域，为人们的生活和工作带来了更多便利和智能化的可能性
。
宽带无线网络覆盖可以提供高速的无线互联网接入，室内定位可以通过各种定位技术实现在室内环境中的定位，室内检测可以利用传感器和数据分析技术来监测室内环境和设备状态，智能仓储和智能车库则利用物联网技术实现仓储和车库的自动化管理和智能化操作
。
这些应用领域通常需要使用宽带或窄带传输技术来实现数据的传输和通信
。
[0003]宽带传输技术是一种高速
、
高带宽的数据传输通信技术，用于支持大量数据传输和提供高速互联网接入
。
其中，
WiFi
技术是宽带传输技术中使用最广泛的一种，提供了无线网络连接，使得用户可以在高速
、
高带宽的环境中进行数据传输和互联网接入，但其在使用上存在有限的信号覆盖范围
、
较高的功耗和较少的用户数量的缺陷
。
窄带传输技术包括蓝牙
、ZigBee、433MHz
无线收发等系统，它以较低的功耗为各种传感模组提供无线数据传输通道
。
蓝牙是一种低功耗的短距离无线通信技术，但其传输速率相对较低，通信距离有限，连接设备数量也有限，适合传输小量数据，且传输时延相对较高
。ZigBee
是一种低功耗的无线通信协议，适用于大规模的传感器网络
。
但其网络容量有限，只支持较少的
、
低频次的传感数据传输，无法支持实时业务传输
。433MHz
系统是一种适用于简单远程控制和监测应用的通信系统，具有较长的传输距离和穿透能力，但其传输速率相对较低，且传输时延较高，不适合高速
、
大容量的数据传输
。ZRP
混合路由协议可以在大规模的无线传感器网络中，帮助优化数据传输和能量消耗，实现高效的网络通信，但其复杂性增加了系统设计和维护的难度，路由开销可能较高，洪泛路由会导致网络负载增加
。
通过宽窄带混合无线通信系统的设计，可以在不同的通信需求下充分发挥各种通信技术的优势，弥补它们各自的缺点，提供更全面和高效的室内通信解决方案，为智能化管理和控制提供基础
。
[0004]如今，室内宽带与窄带混合通信成为研究和应用的热点领域，尤其在智能车库等场景中具有重要意义
。
随着经济的快速发展和人们生活水平的提高，汽车已经成为人们生活中越来越普遍的交通工具
。
然而，随之而来的是车辆停车的问题，尤其是在住宅区
、
商场
、
办公楼和旅游景点等地方，停车位的短缺已经成为一个持续存在的问题
。
这不仅给用户带来了各种停车的不便，还影响了城市的整体形象和空气质量，尤其是对城市交通系统的和谐发展产生了不利影响
。
因此，在新的住宅小区中建设具备智能管理能力的停车系统已经成为不可避免的趋势
。
[0005]目前，常见的停车场管理系统通常利用
ZigBee
无线网络技术来建立结构和网络
。
通过红外探测器监测停车位是否有车，然后通过中央管理系统软件自动计算停车位内的剩
余数量
。
最终，数据显示在停车场入口的
LED
屏幕上，方便用户选择是否进入停车场
。
在设备兼容性方面，车库组网使用的通信协议和技术可能与某些车辆或设备不兼容
。
这可能导致一些车辆无法与车库组网设备进行有效的通信和互动，限制了系统的功能和扩展性
。
还有使用
6LoWPAN、RPL、OSPF
和
AODV
等协议的无线传感器网络，他们在设备兼容性和高速数据传输能力上都比较欠缺
。
也有在大规模的无线传感器网络中，使用
ZRP
混合协议来帮助优化数据传输和能量消耗，以实现高效的网络通信，但其复杂性较高
、
路由开销较大
、
扩展性可能存在限制，在实际应用中，需要仔细评估网络需求
、
拓扑结构和系统约束，以确定是否适合采用改技术进行相应的配置和优化，以提高网络性能和稳定性
。
[0006]首先，现有技术存在的主要问题
。
[0007]1.
设备兼容性问题：
ZigBee
无线网络技术和其它一些通信协议，可能与某些车辆或设备不兼容
。
这不仅会限制智能停车系统的功能，还可能影响其扩展性，这对于大规模的车库管理来说是一个非常严重的问题
。
[0008]2.
数据传输能力：无线传感器网络的通信协议，如
6LoWPAN、RPL、OSPF
和
AODV
等，可能在高速数据传输能力上存在欠缺
。
在高密度的停车环境下，这可能会导致数据传输延迟，影响系统的实时性
。
[0009]3.
网络配置复杂性：在大规模的无线传感器网络中，使用
ZRP
混合协议的网络配置复杂性较高，路由开销较大，扩展性可能存在限制
。
对于需要快速部署和维护的停车场管理系统来说，这增加了额外的工作负担
。
[0010]那么，需要解决的技术问题主要有以下几点：
[0011]1.
提高设备兼容性：需要研发一种能够兼容更多车辆和设备的通信协议
。
这种协议应该能够跨平台，跨设备工作，从而解决设备兼容性问题
。
[0012]2.
提高数据传输能力：需要找到一种高效的数据传输协议，可以快速准确地处理大量的数据信息
。
同时，还需要优化的网络架构，确保数据能够在网络中快速传输，从而提高系统的实时性
。
[0013]3.
简化网络配置：需要找到一种简单易用的网络配置方案，能够快速地建立和管理大规模的无线传感器网络
。
同时，也需要在设计时考虑到网络的扩展性，确保的系统能够随着需求的增长而扩展
。
[0014]总的来说，需要在兼容性
、
数据传输能力和网络配置方面进行技术创新，以解决现有技术的问题
。
只有这样，才能建立起一个高效
、
稳定<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种室内大规模实时无线传感网络组网系统，其特征在于，包括上层节点和下层节点；所述上层节点采用宽带和窄带结合的无线模块，实现高速无线数据传输
、
骨干网建立和与下层传感网络的连接；所述下层节点则采用窄带无线模块，并配备多种传感器，移动物体检测
、
环境检测
、
位置检测
。2.
如权利要求1所述的室内大规模实时无线传感网络组网系统，其特征在于，所述宽带业务传输通过上层宽带无线传输模块直接实现，而上层和下层节点之间采用
OLTHR
算法实现自组网
。3.
如权利要求1所述的室内大规模实时无线传感网络组网系统，其特征在于，所述上层节点由
WiFi
芯片
MT7620A
和蓝牙芯片
nRF52832
构成，下层节点由蓝牙芯片
nRF52832
芯片构成，传感节点由
HC
‑
SR501
人体红外感应芯片
、5.8G
雷达移动检测模组
、
超声波测距模块
、DHT11
温湿度传感器
、nRF52832
芯片和
MQ
‑2烟雾探测器组成
。4.
如权利要求3所述的室内大规模实时无线传感网络组网系统，其特征在于，所述所述
WiFi
芯片
MT7620A
中嵌入
OpenWrt
操作系统，实现
WiFi
协议和
WiFi
摄像头标准
WiFi
设备的接入，并运行
OLTHR
算法实现上层的自组网；所述
nRF52832
芯片编写嵌入式程序实现环境传感和下层的自组网，实现智能车库中的车位管理
、
寻车定位
、
智能灯控
、
火灾报警和监控摄像功能
。5.
一种基于如权利要求1～4任意一项所述室内大规模实时无线传感网络组网系统的室内大规模实时无线传感网络组网方法，其特征在于，所述室内大规模实时无线传感网络组网方法包括：
(1)
在场景内安上层节点和下层节点，并进行初始化，获取位置信息参数；
(2)
网络中的所有节点都进行邻居包交互，将邻居和簇首质量信息记录到邻居表；
(3)
上层节点和下层节点周期性自我检查是否已入网，若为未入网状态就进行多阈值入网选择算法；
(4)
上层节点启用主动式路由算法，通过基于连接度的
mpr
算法建立路由表；
(5)
下层节点维护自己的入网状态，并且维护到簇首节点的路由；
(6)
当有业务包要发送时，下层节点直接进行路由表查询；当路由表中有到簇首节点的路由就直接传递给簇首节点，再由簇首节点进行查表发送给上层网关节点；若没有到簇首的路由，则会进行本地缓存，待维护机制进行处理
。6.
如权利要求5所述室内大规模实时无线传感网络组网方法，其特征在于，所述基于连接度的
mpr
选择算法具体如下：
(1)
根据本地一跳邻居表和两跳邻居表信息，将其中状态最好的邻居节点优先作为
mpr
节点；
(2)
根据一跳邻居所连接的两跳邻居数量排序，得到按连接度排序的一跳邻居集和连接度哈希表；
(3)
按照排序后的一跳邻居顺序，逐个退出
mpr
集的选择，并剔除对应节点的连接度；
(4)
查询连接度哈希表，若存在连接度存在为0的情况，就代表这个节点的有效性高，将这个节点选为
mpr
节点；先将哈希表中的连接度数还原，再哈希表中剔除与这个节点相关联
...

【专利技术属性】
技术研发人员：何先灯，蒋豪，张炜，马兴旺，易运晖，
申请(专利权)人：陕西溪麓电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：