[发明专利]无线可充电传感器网络中的能量交易方法

说明书

本发明公开了一种无线可充电传感器网络中的能量交易策略，在综合考虑网络节点的获取能量、消耗能量和剩余能量因素，高效确定节点的睡眠激活状态，从而减少网络的能耗，延长网络的生命周期。各充电点获取可再生能量的同时传输给发生能量请求的传感器节点，各传感器节点会根据实际能量获取以及使用情况选择进入激活或者睡眠状态，激活节点收集并上传数据到基站。充电节点被视为买家，传感器节点被视为买家。作为买家，无线传感器节点希望利益最大化，即能够在无线传输能量采集过程中消耗较少的时间，尽可能高效的使用自带的能源和采集的能源。

技术领域

本发明涉及一种无线可充电传感器网络中的能量交易策略，属于无线传感器网络睡眠调度能量传输技术领域。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSNs)，由于其高度的学科交叉性和广泛的应用前景受到世界各地学术界和工业界的高度关注。

目前，无线传感器网络被广泛应用，用于许多领域来处理敏感的信息，应用场景包括军事、工业、家庭、医疗、海洋等环境的监测等诸多领域。WSNs节点的能量、处理能力、通信能力十分有限，易因能量耗尽而死亡，这就要求WSNs在提供一定服务的条件下尽可能降低节点能源消耗，提高网络的生命周期。

而且网络节点多部署于无人维护、条件恶劣的环境当中，且大多数情况下传感节点都是一次性使用，能量问题成为了制约无线传感器网络生存时间的重要问题。

研究如何从环境中有效地采集和储存能源能量的收集方法越来越受到研究者的重视。几年来，科学家进行了一些研究，取得了一些进展，其中利用太阳能收集器成为了研究的热点。鉴于无线传感器网络应用于特殊场合时，电源不可更换，为了克服远程无线传感器网络面临的电池工作时间短的问题，美国Millennial Net公司已经将其i-Bean无线技术与来自新兴公司Ferro Solutions的“能量获得(energy harvesting)”技术结合在一起。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种无线可充电传感器网络中的能量交易策略。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种无线可充电传感器网络中的能量交易策略，包括以下步骤：

步骤一，无线可充电传感器节点被随机布置在感兴趣区域中，监测区域环境信息和自身状态，充电节点均匀分布在网络区域中负责采集可再生能源，同时采用网络能量交易原则向传感器节点传输能量；设当前充电节点的总数目为M，传感器节点的总数目为N，活跃传感器节点的数目为Nactive，睡眠传感器节点的数目为Nsleep，t时刻实际采集能量低于预计采集能量的传感器节点的集合为Ncritical，则有Nsleep+Nactive＝N；Ec,n(t)为t时刻传感器节点n消耗的能量，Eh,n(t)为t时刻传感器节点n采集的能量，Eres,n(t)为t时刻传感器节点n剩余的能量，为t时刻传感器节点n预计剩余的能量，为t时刻传感器节点n预计消耗的能量，为t时刻传感器节点n预计采集的能量；

步骤二，如果传感器节点n预计它剩余的能量足以支持当前时间的能量消耗，因此认为没有必要进行能量采集；

步骤三，如果节点n自身剩余能量不足以支持时间t的能量消耗，则节点对外广播能量传输请求，包含所需能量为从所有传感器节点处获取到能量请求后，充电节点将根据传感器节点的剩余和能量传输效率，并通过互相协作来进行能量传输的决策以实现利益的最大化；

步骤四，经过能量采集以后，如果那么传感器节点n则保持活跃的状态，否则节点将进入睡眠状态；

步骤五，如果n∈Ncritical，且Ec,n(t)Eh,n(t)+Eres,n(t)，那么节点不具备足够的能量来支持下个任务的能量消耗，因此节点进入睡眠状态而非保持活跃。