一种基于动态路由的无线传感网络系统及其方法

1.一种基于动态路由的无线传感网络系统，用于工业应用，其特征在于，所述无线传感网络系统包括源节点簇与中继节点簇、汇聚节点以及控制中心，
所述源节点簇中的节点用于采集数据，所述源节点簇的簇首节点汇总所述源节点簇中的节点采集的数据，所述源节点簇的通信由所述源节点簇的簇首节点完成；
所述中继节点簇中的节点用于中继所述源节点簇传输的所述数据，所述中继节点簇的通信由所述中继节点簇的簇首节点完成；
所述汇聚节点用于汇总所述数据，并传输至控制中心；
所述控制中心用于处理所述数据，并进行相应的控制；
路由链路由所述源节点簇的簇首节点、所述中继节点簇的簇首节点以及汇聚节点组成；
在工业网络空闲阶段，进行链路测试以获得链路质量数据，根据所述链路质量数据选择所述源节点簇的簇首节点与所述中继节点簇的簇首节点，动态选择所述路由链路。
2.如权利要求1所述的基于动态路由的无线传感网络系统，其特征在于，所述源节点簇与所述汇聚节点之间设置一个或多个所述中继节点簇。
3.如权利要求1所述的基于动态路由的无线传感网络系统，其特征在于，链路质量数据为RSSI值，所述RSSI为接收信号强度指示值。
4.如权利要求1所述的基于动态路由的无线传感网络系统，其特征在于，所述中继节点簇的簇首节点为所述中继节点簇中价值量最大的节点。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的基于动态路由的无线传感网络系统的动态路由选择方法，其特征在于，所述动态路由选择方法包括以下步骤：
（1）在无线传感网络建立阶段，对所述节点进行分簇，采用轮询方式确定源节点簇的簇首节点；
（2）在工业网络空闲阶段，进行链路测试与路由选择；
（3）在工业网络工作阶段，进行数据采集并按照步骤（2）中选择的路由传输数据。
6.如权利要求5所述的动态路由选择方法，其特征在于，步骤（2）中网络测试与路由选择包括以下步骤：
（21）所述源节点簇中的节点与所述中继节点簇中的节点，依次发起与下级簇中的节点之间的链路测试，下级簇中的节点回复链路质量数据，其中，沿路由链路发送数据的簇为上级簇，沿路由链路接收数据的簇为所述下级簇；
（22）根据步骤（21）中得到的所述链路质量数据，所述中继节点簇中的各节点各自计算节点价值量；
（23）所述中继节点簇中的各节点交换步骤（22）中得到的各节点的价值量，确定价值量最大的节点为所述中继节点簇的簇首节点。
7.如权利要求6所述的动态路由选择方法，其特征在于，步骤（21）包括以下步骤：
（211）由上级簇中的i号节点，i为大于或等于0的整数，发送测试数据包至下级簇的所有节点或者所述汇聚节点；
（212）所述下级簇中的节点接收所述测试数据包时，记录接收数据时的RSSI值；
（213）当所有所述测试数据包发送结束，所述上级簇中的i号节点发送测试结果请求指令至所述下级簇中的节点，请求测试结果；
（214）所述下级簇节点接收到所述测试结果请求指令，将测试得到的所述RSSI值发送至所述上级簇中的i号节点；
（215）所述上级簇中的i号节点接收到所述RSSI值后，将所述RSSI值存储至数据表中；
（216）所述上级簇内第i+1号节点，重复步骤（21）-步骤（25）直至所述上级簇中的所有节点测试完毕。
8.如权利要求6所述的动态路由选择方法，其特征在于，步骤（22）中计算节点价值量的方法包括以下步骤：
（221）对于簇n中的每一个节点，节点的当前价值量为：
其中，Rh,n,i,j为所述节点与其上级簇的簇首节点的链路质量数据，Rn,n+1,i,j为所述节点与其下级簇中的节点的链路质量数据，m为簇n中节点的个数；
（222）节点的价值量为：
Vn,i＝αTn,i+(α-1)Bn,i，
其中，Bn,i为上一次计算的价值量，α为平移权重。
9.如权利要求5所述的动态路由选择方法，其特征在于，所述步骤（3）中还包括应急机制。
10.如权利要求9所述的动态路由选择方法，其特征在于，所述应急机制包括以下步骤：
（31）上级簇的簇首节点发送数据包至下级簇的簇首节点，所述下级簇的簇首节点回复Ack信号至所述上级簇的簇首节点；
（32）如果所述上级簇的簇首节点收到Ack信号，转至步骤（31）；如果所述上级簇的簇首节点未收到Ack信号，转至步骤（33）；
（33）所述上级簇的簇首节点重新发送所述数据包，记录重传次数，转至步骤（32）直至所述重传次数达到设定值；
（34）所述上级簇的簇首节点发送所述数据包至所述下级簇中节点价值量次优的节点，所述上级簇的簇首节点记录改变次数，转至步骤（32）；
（35）所述改变次数达到设定值，所述下级簇的簇首节点改为所述下级簇中节点价值量次优的节点，转至步骤（31）。

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