[发明专利]一种制造物联网传感器节点的部署方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造物联网领域人工智能拓扑控制技术，特别是涉及一种制造物联网传感器节点的部署方法。

背景技术

物联网实现物到物、人到物和人到人的互联，把目前网络所实现的人与人之间的互联通过传感技术扩大到了物的范围。物联网的核心是实现事物之间的互联，从而能够实现所有事物之间主动的信息交换和通信。

制造物联是将网络、嵌入式、RFID、传感器及执行器等电子信息技术与制造技术相融合，实现对产品设计、制造与服务过程中制造资源与信息资源的动态感知、智能处理与优化控制的一种新型的制造模式和信息服务模式。它将通过制造环境下感知设备（RFID、传感器等）的分布式协同提高制造系统的性能，大幅提高制造效率和产品质量，创新企业运作模式和业务流程、降低产品成本和资源消耗，为用户提供更加透明化和个性化的服务，并将支撑制造业向人机和谐的智能制造方向发展，是推动制造业精益化、智能化、服务化发展的有效手段。

在制造业生产过程中，由于环境恶劣，干扰严重，需要传感器网络部署在监测区域内实现多源信息的采集，大量传感器节点相互通信形成的多跳自组织网络系统，是制造物联网底层网络的重要技术形式。

如何有效组织数量众多的节点协同工作是传感器网络一个重要的课题，是每个传感器网络都要面临的基本问题，因而节点的部署问题是传感器网络的应用基础问题之一。目前，基于传感器网络的部署问题大多针对同构传感器节点的情形设计的，针对异构移动传感器节点的部署研究少见，关于异构移动传感器节点的部署理论及算法还相当不完善。现有的基于无线传感器网络的部署方法基本是采用人工部署或随机自动抛洒部署（如炮射、空投抛撒等），这些方法存在的问题是：效率低，节点密度不可控，不具备节点位置动态调整能力，自动化程度有限等。

在移动传感器网络进行部署时，将具有重定位、自组织功能的可移动传感器节点按照一定的策略自组织为一个互联网络。组织传感器的策略应当保证组成的网络尽可能大覆盖整个区域，同时节点移动的距离又尽可能的小。以减少节点由于移动等因素造成的能耗开销。

在现有的技术中的移动传感网络的弥散部署策略（diffuse）的基本理论是，将两点之间的关系假定为如同两个同级的磁铁，当节点靠的太近就会相互排斥、弥散、应用，这样在移动传感器网络部署时，可以使得传感器节点从网络密度大的地方弥散到网络密度小的地方，这从某种程度上优化了传感器节点覆盖范围重叠与网络覆盖面的问题。但是弥散策略的缺点是，当节点的通信半径（一般节点的通信半径与感知半径相同）较小时，节点感知到的泰森多边形不规则，会造成区域重叠、覆盖率降低；也不能保证最后传感器网络的连通性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种制造物联网传感器节点的部署方法，解决了移动传感器网络异构节点对于热点区域的有效覆盖问题，同时保证网络的连通性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种制造物联网传感器节点的部署方法，包括：

在检测区域内随机部署传感器节点；

所述传感器节点向周围广播信息，通过信息交换和收集，使所有传感器节点连通；

检测区域热点位置动态变化，所述传感器节点依据热点位置动态部署，根据MV-Voronoi方法计算各个传感器节点位置剖分，在传感器节点自身剖分区域中寻找最大权重点位置，逐步向热点位置移动，确定热点位置，确定热点MV-Voronoi覆盖域；新的热点MV-Voronoi覆盖域的权重值大于所述热点MV-Voronoi覆盖域的权重值，传感器节点向新的热点位置移动。

所述传感器节点向新的热点位置移动时，通过虚拟力方法计算传感器节点的运动距离和位置。

本发明提供的一种制造物联网传感器节点的部署方法，通过MW-Voronoi方法实现对热点区域的有效覆盖，避免了使用传统方法随机播撒等方法导致存在的节点密度不可控，感知范围与热点区域覆盖不可调整等局面。

所述MV-Voronoi方法包括：

剖分表达式为其中设定传感器节点权重因子等于节点感知半径，R表示2维欧几里德空间，d(q，S_i)表示2维平面上点q与S_i之间的欧式距离，S_i表示各个传感器节点，w_i>0是S_i的权重因子，i∈n:={1,2,…,n}；

依据上式任何位于MW-Voronoi区域∏_i的点q有如下性质：