[发明专利]一种低开销的工业无线传感器选择方法

说明书

本发明公开一种低开销的工业无线传感器选择方法，提出了一种新型的制造网络框架，并设计一种资源调度器，用于选择合适的可用物理传感器当前信息来制定整体虚拟传感器实例化结果，使得全体用户的并发传感请求高效的映射至传感器云；相比于传统的直接调用物理传感器获取数据，本发明能更好地适用于工业无线传感器网络的大规模节点部署；本发明方法从网络管理者的角度来看，CPS管理者如何选择物理传感器对虚拟传感器进行实例化，使得全体用户的并发传感请求能够高效的映射至传感器云，进而使得整体网络的总开销最小。

技术领域

本发明属于工业无线传感器网络与传感器云技术领域，特别涉及一种工业无线传感器选择方法。

背景技术

随着“工业4.0”概念的提出，工业领域的数据量呈爆炸式增长态势，这给数据的获取和管理带来了巨大挑战。“工业4.0”通过研究智能化生产系统和过程，以及网络分布式生产设施来实现智能工厂下制造网络的纵向集成。在“工业4.0”下，通过构建信息-物理系统(CPS，Cyber-Physical System)来获取和协调制造系统中的海量数据。“工业4.0”下的CPS包含两个方面：无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Network)和传感器云(SC，SensorCloud)。WSN由部署区域内大量的传感器组成，通过无线通信方式形成一个自组织的网络系统，它的主要功能是传递由多种类型的传感器收集到的数据。为了实现高度灵活的、可重配置的制造网络，必须合适地、高效地获取传感器采集到的数据。通常，这些数据蕴含的大量潜在信息能够应用在制造状态预测与调整、生产线优化、设备诊断等方面，在设备行为建模与制造过程优化方面起着举足轻重的作用。传统的数据收集方法通过直接使用物理传感器来获取数据。然而，随着工业无线传感器网络中节点的大规模部署，这时用户就面临如何以最小的开销选择功能上符合需求的物理传感器。为了解决上述问题，研究者们引入了云计算技术，它能够根据用户需求提供共享的计算资源和数据。无线传感器网络与云计算的结合产生了传感器云的概念。SC是指一类基础设施结构，其将物理传感器连接至云来进行管理，以自动的方式向用户提供云服务的实例。这些云服务的实例称为虚拟传感器，其对物理传感器进行仿真，所获取的数据均来自底层的物理传感器。其中，“虚拟”是指对用户在分配和位置方面透明，即在用户体验方面，云服务的实例与系统内其他物理资源毫无区别，用户不需要担心使用哪种类型的传感器和如何配置它们，传感器云会自动处理和管理。目前，现有的研究只关注传感器云的优点，但针对用户的并发传感请求，缺少一种高效的传感器管理方法，使制造网络的管理者能够高效地处理物理传感器和虚拟传感器的映射关系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低开销的工业无线传感器选择方法，根据制造网络中虚拟传感器的实例化结果，实现网络总开销最小的传感器高效管理，以解决上述现有技术存在的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低开销的工业无线传感器选择方法，包括以下步骤：

(1)感器云中包含n个虚拟传感器，虚拟传感器集为VS＝{vs₁,vs₂,…,vs_n}；

(2)虚拟传感器vs_i对应的当前用户集为U(vs_i)，初始值|U(vs_i)|＝0，1≤i≤n；

(3)对于n个虚拟传感器，利用贪心算法，遍历用户发送到资源调度器的所有m'个并发传感需求，计算出虚拟传感器分别与物理传感器、用户之间的距离d(vs_i,u_j)：

d(vs_i,u_j)＝vs_i.s_cost+u_j.u_cost