[发明专利]一种事件驱动的水质传感器网络路由优化方法

权利要求书

1.一种事件驱动的水质传感器网络路由优化方法，其特征在于：将节点能量判定和事件等级思想引入水质传感器网络路由优化方法中；

所述将节点能量判定思想引入水质传感器网络路由优化方法中包括：

利用当前剩余能量与整个网络的平均能量的比值来实现簇头的选取，从而实现能量的均衡以及整个网络生存周期的提高；

在两级异构网络中，存在两类节点，普通节点(1-m)N和高级节点mN；普通节点的初始能量为E₀，高级节点的初始能量为E₀(1+a)，其中a和m为预设的百分比变量，用来控制节点为普通节点或高级节点；网络中消耗能量的总和表示为：

E_Total＝N(1-m)E₀+NmE₀(1+a)＝NE₀(1+am) (1)

两级异构网络中普通节点成为簇头节点的概率为：

其中，P_opt为簇头选取概率，取值0.1，E_i(r)为第i个节点的能量值，为节点平均能量值；由于异构网络中各个节点的初始能量不同，又因为数据传输过程中传输数据量的不同，从而各个节点成为簇头的概率不同，令节点成为簇头的概率P_i与阈值T(s_i)之间的关系如式(3)所示：

其中，G是在r轮上有资格成为簇头的一组节点，s_i为节点，i∈[1,n]；

所述将事件等级思想引入水质传感器网络路由优化方法中进一步包括：

在河湖水环境监测过程中，针对实际水环境监测中所涉及的实际问题，预设事件发生，规定所有传感器都具有检测到事件并对事件进行反应的能力，选择是否向簇头节点或者汇聚节点发送事件信息；考虑到水质变化的影响因素，除了空气质量的影响外，最重要的影响因素是环境污染状况、气温、降雨强度、降雨量和降雨间隔时间；将事件集合预设为：event＝{'有毒','水华','垃圾','气温','降雨量'}；五项事件中将有毒和水华划分为严重事件，将垃圾、气温和降雨量划分为一般事件，五种事件随机发生；当严重事件和一般事件同时发生时只考虑严重事件；

首先，按照DEEC(Distributed energy-efficient Clustering)方法部署节点并分配节点初始能量，然后将事件等级划分和节点能量判定加入方法之中；寻找距离事件发生最近的节点a，若事件为严重事件，不考虑节点a的预设能量值的大小，节点a直接划分为普通节点N；若为一般事件，考虑节点a的预设能量值，预设能量满足要求，将节点a划分为普通节点N，若不满足要求，将节点a划分为睡眠节点S，寻找距离事件发生距离次近的节点b，依然判断节点b预设能量是否满足要求；依次类推，直到寻找到满足能量条件的节点，将该节点划分为普通节点N；

在观测区域随机部署n个节点，节点坐标分别为(S(i).xd,S(i).yd)，其中i＝1，2，3…n；预设事件event发生，规定所有传感器都具有检测到事件并对事件进行反应的能力，选择是否向簇头节点或者汇聚节点发送事件信息；事件event在监测区域内随机发生，设事件发生处坐标为(e.xd,e.yd)；由距离公式算出各个节点距离事件发生的距离，如式(4)所示：

然后，求出n个距离中最小的距离D_min，寻找出对应位置的节点ID，记该节点的i＝D_min.i；

根据预设条件，所有传感器都具有对事件等级判定的能力，判断事件等级；若为严重事件，则不考虑节点D_min.i的能量状况，节点D_min.i将事件信息传输给簇头节点，节点类型判定为普通节点N；若为一般事件，再判断节点D_min.i的能量；若节点能量大于预设值E，其中E＝E₀(1+a)×80％，节点判定为普通节点N并会将事件信息传输给簇头节点；若节点能量小于预设值E，该节点划分为睡眠节点S，睡眠节点S不考虑能量消耗；再寻找距离事件发生坐标次近的节点ID，继续判断节点剩余能量，以此类推，直到寻找到可传输的节点，将该节点划分为普通节点N；

在该路由方法中结合水环境监测中的事件等级以及网络节点能量，划分节点类型，从而使网络节点的能量均匀消耗，提高整体网络的生命周期。