[发明专利]一种用于水位监测的WSN信息感知系统及方法

摘要

本发明公开了一种用于水位监测的WSN信息感知系统及方法，所述方法包括水位采集节点通过分簇算法找到其簇头节点；簇头节点通过一定的路径查找机制查找自己的下一跳节点；基站发送系统启动命令给中继节点，中继节点将启动命令转发至汇聚节点；若水位超过一定的阈值，各个水位采集节点将采集到的水位信号打包发送到簇头，簇头比较其接收的水位信号，将比较得到的最大值通过合适的自组网算法发送至汇聚节点，最终通过中继节点转发至基站，基站通过上行串口连接到本地监控终端，同时通过移动互联接口模块接入移动通信网将警示信息发送至移动监控终端，最终实现水位监测的功能。

主权项

一种基于信息感知系统的WSN信息感知方法，其特征在于，用于水位监测的WSN信息感知系统包括：水位采集节点，用于采集水位传感器的信号、节点组网和转发其他节点的水位信号；簇头节点，用于智能化协同组网、无线收发和处理簇内的水位信号；汇聚节点，用于对水位采集节点和簇头节点的数据进行处理，并将处理后的数据转发至中继节点；中继节点，用于接收汇聚节点的信号并负责转发汇聚节点和基站之间的数据包；基站，通过无线通信模块收到中继节点传来的水位信号数据包，并对其进行解析、存储和分析，将处理后的数据通过RS232串口发送至本地监控终端进行显示；如果采集的水位值高于危险阈值，则通过移动通信网将当前水位和警示信息发送到移动监控终端；所述方法包括如下步骤：1.1.水位采集节点、簇头节点、汇聚节点、中继节点和基站上电初始化；1.1.1.基站发出系统预启动数据包给所述中继节点；1.1.2.repeater定时器T1定时时间到，水位采集节点采集一次水位信号，若水位信号h小于阈值H_THRESHOLD，转至1.2；若水位信号h大于H_THRESHOLD，转至1.15；1.2.开始分簇算法的第一阶段，水位采集节点开启分簇定时器T2，广播组网消息包；1.3.簇头节点侦听无线信道，如果接收到某个组网消息包，则返回一个应答包给该节点；1.4.水位采集节点接收到应答包后，若该水位采集节点是第一次接收此类数据包，将其簇头节点号和下一跳节点号变为应答包中的节点号；否则，不处理；1.5.水位采集节点将确认该簇头节点的确认数据包发送给其存储的簇头节点；1.6.簇头节点接收到确认数据包后，若其簇头标志位为0，则将其簇头标志位置1；1.7定时器T2定时时间到，开启定时器T3，进行分簇算法的第二阶段：1.7.1.若水位采集节点的簇头节点并非有效值，说明其不在任何一个簇头节点的通信范围内，则该节点再次广播组网信息，转至1.8；1.7.2.若接收到find_and_search数据包，则返回find_and_search数据应答包；1.8已确定簇头节点的水位采集节点接收到组网消息包后，给该节点发送应答包，转至1.9；1.9未确定簇头的水位采集节点将最先收到的数据包节点号储存为其下一跳节点，将其簇头节点号储存为自身的簇头节点号；1.10.T3定时时间到：1.10.1若定时器T1定时时间未到，水位采集节点进入休眠状态；1.10.2若定时器T1时间到，水位采集节点唤醒，回归初始化状态，转至1.1.2；1.11.簇头节点处于第二层，当接收到第一个组网消息包后，开启定时器T4，根据自组网算法确定自身的下一跳节点：1.11.1T4定时时间到，簇头节点将find_and_search数据包发送至下一跳节点，转至1.12：1.11.2.T4时间未到，若接收到组网消息包，则向该节点返回消息应答包，若接收到其他节点的确认消息包，且簇头标志位为0，则将簇头标志位置1；1.12.开启定时器T5：1.12.1.T5时间未到，如果接收到别的节点发送的find_and_search数据包，返回find_and_search应答包给该节点；1.12.2.T5时间到，若未接收到下一跳节点发送的find_and_search数据应答包，则广播find_and_search数据包，开启定时器T5，转至1.12.3；1.12.3.定时时间未到，判断收到的应答包的节点号和簇头节点号，若节点号大于当前节点号或其簇头节点号大于当前节点，则作为其下一跳节点，关闭定时器T5；1.13.中继节点收到系统预启动数据包后，将系统启动数据包转发至汇聚节点，并保持侦听状态；1.14.汇聚节点收到系统启动数据包后，保持侦听状态，开启定时器T6；1.15.水位采集节点采集到水位信号：1.15.1.水位采集节点采集到的水位信号h小于阈值H_THRESHOLD，则水位采集节点继续保持睡眠状态；1.15.2.水位采集节点采集到的水位信号h大于阈值H_THRESHOLD，则水位采集节点的收发模块唤醒，将信号发送至本节点的簇头节点，簇头节点将接收到的最大值发送至汇聚节点，通过中继节点转发至基站；1.16基站将接收到的水位信号存储到本地终端以供显示，并将接收到的最大值和危险阈值H_DANGER比较，如果大于危险阈值，则通过和其相连的移动互联接口模块经移动通信网将当前水位和警示信息发送到移动监控终端。