[发明专利]综合能源物联网传感器网络的安全路由方法和系统

说明书

本发明提供一种综合能源物联网传感器网络的安全路由方法和系统，其中方法包括：确定综合能源物联网传感器网络中数据信息传输的源节点和终端节点；根据所述综合能源物联网传感器网络的节点数量、源节点以及终端节点，得到用于表示数据信息传输路径的路由编码；计算所述路由编码的量化服务质量值，并提取量化服务质量值最优的路由编码作为目标安全路由；基于权重迭代更新所述路由编码，并返回上一步骤，直至达到设定的迭代停止条件；根据目标安全路由，将数据信息自源节点传输至终端节点。本发明可以在更少的迭代次数内获得更好的路由方案，并且全局搜索能力强，不会陷入局部最优而导致进化计算停滞。

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种综合能源物联网传感器网络的安全路由方法和系统。本发明中，综合能源物联网是指水、电、热、气能源物联网。

背景技术

为促进智能电网发展，完善煤、电、油、气领域信息资源共享机制，支持电、热、气、水集采集抄，建设跨行业能源运行动态数据集成平台，解决“最后一公里”问题，应当积极组织推进智慧城市建设。电、热、气、水四表合一集采系统通过数据联网共享和深度应用服务项目建设，可实现对电、热、气、水四表信息的全采集、全覆盖，为实时传送数据提供有效的技术支撑，同时通过提供区域能源使用比例及使用结构差异化分析结果，能够为制定节能降耗、减排增效、智慧城市建设等具体方案提供有效的数据支撑。

目前，综合能源物联网(无线)传感器网络通信技术作为一种成熟的通信技术，已经在全世界许多国家综合能源系统中部署使用。实现综合能源物联网的关键是建立一个安全、可靠、实时的通信网络，没有先进的网络综合能源物联网无法实现自身优势。(无线)传感器网络作为综合能源系统的感知神经末梢，具有独有的低功耗、灵活自组网以及可扩展等优势，可为综合能源物联网通信数据的传输提供了必要的通信机制。然而由于其存在信息传输失败的风险，一旦出现传输失败的情况，导致综合能源系统的重要信息未能及时收集，从而导致了大量综合能源系统中的设备信息漏报，这大大影响了整个配综合能源系统的安全运行。据统计数据显示，配综合能源系统的一系列数据问题已经造成了许多的综合能源系统的隐患。因此无线传感器网络的路由QoS(Quality of Service，服务质量)和安全性保障已经成为了综合能源系统提高综合能源系统运行效率和保证能源服务质量的关键因素。

(无线)传感器网络是由固定部署或随机撒抛在检测区域内大量体积微小、价格低廉的单体传感器节点构成。传感器节点通常体积较小，内置电池能源，非电网供电，节点能量大大受限，并且综合能源物联网无线传感器网络通常部署的电力区域环境非常复杂，一般工人难以触及，传感器节点的能量补充可见是比较困难的，与此同时各节点长期暴漏在外部环境，容易受到外部因素的恶意攻击，导致节点瘫痪，数据转发失败。如何高效使用能量以延长网络生存周期和保障路由转发安全是无线传感器网络解决的关键问题。现有的无线传感器网络路由方法大多解决单目标能耗问题，例如Flooding算法、SPIN算法和DD算法，由于协议本身特点，无法抵御网络黑洞攻击，已经不能完全满足现有的高QoS安全路由需求。

基于以上原因，为了进一步保障现行的综合能源物联网无线传感器网络的高QoS安全路由，大量的专家学者对其协议进行优化改进以期待更好的结果。现有技术中，综合能源物联网无线传感器网络的高QoS安全路由选择经常使用群智能算法，如基础遗传算法和粒子群算法；

现有技术的基于基础遗传算法(GA)的多跳路由方法中，路由通过遗传算法种群迭代，模仿自然界中的生物进化优胜略汰原则，从而进行最优个体的选择和最终保留。但是，传统GA由于自身算法机制限制，在进化过程中过早陷入局部最优解，导致算法性能下降且收敛速度较慢，短期迭代内无法获得更好的结果，路由方案QoS与安全性能不高。尤其是传感器网络节点规模较大时，GA寻优速度相对较慢，是无法满足综合能源系统的现实需求的。

现有技术的基于粒子群算法(PSO)的多跳路由方法中，路由通过PSO迭代来进行最优个体的选择和最终保留。然而粒子群也容易陷入局部最优且复杂度高，无法获得更优解。

发明内容