[发明专利]无线传感器系统及数据收集方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，特别涉及一种无线传感器系统及应用于该系统中的数据收集方法。

背景技术

随着通信、传感器制造、嵌入式计算的日益成熟，大规模无线传感器网络技术迅速发展并被广泛应用到人们生活的方方面面，如环境监控、国防、健康检查、交通控制、救灾抢险、城市管理等。一个典型的无线传感器网络由大量廉价的传感器节点组成，它们能够在不同的环境中迅速被部署，并通过无线自组织的形式组网，不会受到现有有线网络基础设施的限制。无线传感器网络使人们可以不受时间、地点的限制，实时获取大量详实而可靠的环境信息，使得“计算”可以无处不在。

在目前部署的无线传感器网络中，传感器节点的感知数据通过无线通信以多跳中继方式汇集到数据处理中心。某一节点采集到传感器数据后，需要通过其它节点完成数据中继，最后数据统一传输到汇聚节点，并由汇聚节点统一发送给数据处理中心。网络协议是无线传感器自组织网络的核心，任何无线自组织网络都离不开具有路由转发功能的网络协议。而对于无线传感器网络中的一个节点来说，其一方面需要完成自身的数据采集，另一方面需要为其它节点完成数据中继，即，一个节点必须同时具备检测以及中继两种功能，这就会导致对传感器节点的性能和功耗要求较高。

由此可见，在目前的无线传感器网络中，所有节点的功能相同，也就是说，每一个节点都要同时具备诸如检测、中继等功能。因为传感器网络节点资源极其有限，可供消耗的能源非常少，所以为了让节点在自然环境下可以获得较长的生存期而不需要经常人为更换电源，传感器网络对低功耗的要求就显得极为迫切。尤其是在地磁停车位检测和森林防火等应用场景下，传感器节点只能靠干电池供电，因而更需要通过降低节点功耗来延长网络的实际寿命。

发明内容

（一）所要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种无线传感器系统及数据收集方法，以解决现有无线传感器网络中节点功耗较高的问题。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种无线传感器系统，所述系统包括：

包括一个以上检测节点的检测层，包括一个以上中继节点和汇聚节点的中继层，其中，

检测节点，用于采集传感器数据并发送给中继层中的中继节点；

中继节点，用于将接收到的所述传感器数据发送给汇聚节点；

汇聚节点，用于将接收到的所述传感器数据发送给外部网关。

可选的，所述中继节点还用于建立并保存第一路由表，所述第一路由表包括所述中继节点到所述汇聚节点的所有路径；

所述中继节点根据所述第一路由表计算出最短路径A₀，并通过最短路径A₀将所述传感器数据发送给所述汇聚节点。

可选的，所述检测节点还用于建立并保存第二路由表，所述第二路由表包括所述检测节点到中继层中每一个与其相连的中继节点的所有路径；

所述检测节点根据所述第二路由表计算出最短路径B₀，并通过最短路径B₀将所述传感器数据发送给中继层中相应的中继节点。

可选的，所述中继节点根据所述第一路由表计算出最短路径A₀具体包括：

所述中继节点获取自身到所述汇聚节点的所有路径的ETX值，其中ETX值最小的路径即为最短路径A₀。

可选的，所述检测节点根据所述第二路由表计算出最短路径B₀具体包括：

所述检测节点获取自身到中继层中每一个与其相连的中继节点的最短路径的ETX值，并获取每一个与其相连的中继节点到所述汇聚节点的最短路径的ETX值，将两者相加得到ETX_i，1≤i≤N，N为与所述检测节点相连的中继节点的个数，ETX_i中的最小值对应的路径即为最短路径B₀。

可选的，所述检测节点在未工作时处于休眠模式，当其采集传感器数据时执行唤醒操作。

本发明同时提出了一种数据收集方法，将无线传感器系统划分为包括一个以上检测节点的检测层，以及包括一个以上中继节点和汇聚节点的中继层，所述方法包括步骤：

S1、检测节点采集传感器数据并发送给中继层中的中继节点；

S2、中继节点将接收到的所述传感器数据发送给汇聚节点；

S3、汇聚节点将接收到的所述传感器数据发送给外部网关。

可选的，步骤S1之前还包括步骤：