[发明专利]一种工业传感器网络基于节点定位的毒气边界检测方法

说明书

本发明公开了一种工业传感器网络基于节点定位的毒气边界检测方法，包括以下步骤:1)DeGas_AnchorNode广播信息包包括{坐标（x，y），最小跳数hop，节点号ID，状态指示}，2)计算DeGas_AnchorNodes之间的平均跳距，3）计算DeGas_UnknownNode的坐标，4）确定内、外边界节点，5）采用GG平面化算法对毒气监测网络拓扑结构平面化，6）构建外边界区域，7）计算外边界区域面积。本发明提供的基于节点定位的毒气边界检测提高了传感器在工业应用中的效率，创新性地用节点定位和毒气边界检测算法相结合，减少了节点成本的消耗，增加了对有毒气体边界检测检测的准确性。

技术领域

本发明涉及一种工业传感器网络基于节点定位的毒气边界检测方法，属于气体检测技术领域。

背景技术

大型石化工厂中，有毒气体的监测是一个关键问题，这警示相关人员小心潜在风险及防止爆炸。工业无线传感器网络(IWSNs)有着易部署，尺寸小，能效高，传感节点灵活的有点，成为石化工厂设计者及制造商解决关键性问题，即有毒气体监测的一个有发展前景的方法。

而且，由于有毒气体的不可见性，快速移动，随时而改变形态，监测其泄露区域的范围很难。大多数的有毒气体泄露事故中，不同类型的化学气体会很容易在同一时间泄露，会引起气体混合的现象。

那么，如何比较准确地确定毒气泄漏的边界显得尤为重要。无线网络通信定位一般分为Range-based和Range-free,前者是基于测距技术的定位算法，过测量节点间点到点的距离或者角度信息，使用三边测量法、三角测量法或最大似然估计法计算节点位置，比如GPS,它的定位一般在10米左右，且所用GPS节点较多时，所花费的成本比较高，而且在毒气爆炸的环境非常复杂的情况下，GPS节点的信息要发送给和它距离遥远的卫星来确定它自身的位置，往往容易出现通信信号不好、通信信号受干扰等节点失效的情况；后者是无需测距的定位算法，无需距离和角度信息，仅根据网络连通性等信息实现,通过对算法的优化，可以实现比GPS还要精确的定位，而且成本还比较低。基于节点定位的毒气边界检测算法，不仅降低了通讯成本，还提高了定位的精度。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种工业传感器网络基于节点定位的毒气边界检测方法，使用最少的工作节点来保持整个传感器网络全局连通性，降低节点通讯成本，同时在有毒气体危害分类的基础上来确保覆盖程度需求。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种工业传感器网络基于节点定位的毒气边界检测方法，包括以下步骤：

1)：DeGas_AnchorNode广播信息包，DeGas_AnchorNode在传感器网络中以泛洪的方式向其邻居节点广播包含自身坐标信息的数据分组，包括{坐标(x，y)，最小跳数hop，节点号ID，状态指示}，其中最小跳数hop初始化为0；接收节点记录下每个到达的信标节点分组，并只保存具有最小跳数的分组，之后将最小跳数加1，转发给自己的邻居节点，通过这个阶段，传感器网络中的所有节点都能够记录下到每个DeGas_AnchorNode的最小跳数分组信息；DeGas_AnchorNode指的是用于毒气检测的锚节点；

2)计算DeGas_AnchorNodes之间的平均每跳距离DPH，DeGas_AnchorNode广播DPH并在传感器网络中传播:首先让所有的DeGas_AnchorNode将自己的DPH广播给非DeGas_AnchorNode邻居，由DeGas_AnchorNode的DeGas_UnknownNode邻居节点在整个网络中传播DPH包；DeGas_UnknownNode指的是用于毒气检测的未知节点；

3)计算DeGas_UnknownNode的坐标；

4)确定内、外边界节点，过程如下：