专利名称：建筑物内环境监测无线传感网络结构优化设计方法
技术领域：
本发明涉及无线传感网络节点的布置，具体地说是一种基于信号衰减技术的建筑物内环境监测无线传感网络结构优化设计方法。该方法主要适用于室内环境监测等领域。
背景技术：
无线传感网络是由传感器节点以多跳路由的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息并报告给监测者。无线传感器网络中的节点部署问题，是无线传感器网络应用的一个最基本问题，即在保证网络的服务质量的前提下，通过一定的算法来布置无线传感器节点，优化现有的网络资源，以期利用最少的无线传感器节点覆盖最大的物理空间，从而实现网络资源的最优化，节点利用率的
最大化和通讯开销的最低化。目前，无线传感网络节点部署算法的研究大多集中在室外自由空间的随机部署，很少有研究专门针对建筑物内的节点部署，由于存在以下因素，使得利用无线传输信道模型部署建筑物内节点的难度很大I、室内环境多变，包括房间布局各异、不同材质的墙壁门窗等客观因素；2、人员活动不确定等随机因素，造成信道环境复杂，信号传播特征难以预测、数据容易丢失；3、非视距传输和多径效应等因素对无线信道模型产生影响。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种方法简单，实用性强的建筑物内环境监测无线传感网络结构优化设计方法，以期利用较少的路由器节点实现建筑物内最大的范围覆盖，避免了建立复杂的数学模型，从而有效地解决了建筑物内的节点部署难度很大的问题。本发明为解决技术问题采用如下技术方案本发明建筑物内环境监测无线传感网络结构优化设计方法按如下步骤进行步骤a、在被监测建筑物中任意选择一房间作为基站，在所述基站中设置一总控节点，并设置一工控机用于接收、处理和显示来自总控节点的环境监测信息；步骤b、确定节点相互通讯时信号的穿墙衰减能力在任一房间中放置一发射节点A，在与所述发射节点A相隔一道墙壁的位置处放置接收节点B，所述发射节点A与接收节点B处在同一水平高度上，设置所述发射节点A的发射功率为PF，测定无穿墙衰减时接收节点B的接收信号强度为Ps ;调整所述发射节点A或接收节点B所在的位置，使发射节点A与接收节点B之间的连线与所隔墙壁之间所成的夹角Θ分别为夹角θ2、θ3、θ4... θη，对应于每个夹角θ2、θ3、θ4... θη分别测量接收节点B对应的接收信号强度值PSi、PS2、PS3、Ps4. . . Psn，通过所述无穿墙衰减时接收节点B的接收信号强度Ps分别减去所述接收信号强度值PS1、PS2、PS3、PS4... Psn,获得接收节点B上的信号衰减值P分别为Pp P2> P3、P4... Pn,将所述信号衰减值Pp P2、P3> P4- · · Pn中的最小值记为Pmin、最大值记为Pmax ;当穿越多道墙壁时，接收节点B上的信号衰减是穿越每道墙壁信号衰减值的叠加；设定当接收节点B的接收信号强度超过接收节点B规定的接收灵敏度时视为失效状态，并记录失效状态时的信号衰减值Pt为最大衰减值；取Pt/Pmax的整数部分记为整数m，所述整数m即为发射节点A与接收节点B之间的有效通讯最多能够穿越的墙壁数；根据每个夹角Θ ^ Θ 2、Θ 3、θ4... θη与相对应的信号衰减值Pp P2, P3、P4. . . Pn,利用最小二乘法拟合收发节点相互通信穿越一道墙壁时的信号衰减值P与收发节点连线与墙壁所成夹角Θ之间的关系模型曲线如式(I)P = F( Θ )(I)步骤C、确定总控节点所在楼层的路由器节点所在位置总控节点所在楼层中共有I个房间，每个房间中分别固定设置有传感器节点，按 如下过程在走廊中心线上布置各路由器节点，所述各路由器节点包括一主路由器节点和其它从路由器节点，所在楼层的各传感器节点或直接与主路由器节点通讯，或是通过从路由器节点与主路由器节点进行通讯，并通过主路由器节点将各传感器节点的采集数据传送至总控节点，通过工控机显示各房间的环境监测信息；(I)确定主路由器节点的极限位置Ql假设所述主路由器节点与总控节点之间的通讯需要穿越步骤b中所述的m道墙壁，所述主路由器节点是处在走廊中心线上一段距离为L的区段L中，将主路由器节点沿着区段L等距离移动k次，记录每次移动后主路由器节点与总控节点之间的连线与各道墙壁之间的夹角分别为θ η、Θ 12> Q 13、· · · Q Im ; Q 21、^ 22、Θ 23、· · · Θ 2m ; · · · ; θ u、Θ k2、0k3、... 0km;由式(I)所表达的关系模型获得各夹角分别对应的信号衰减值Pn、P12、P13、· ·. Plm ;P21、P22、P23. ..P2m;... ;Pkl、Pk2、Pk3、· ·. Pkm ;计算每次移动后主路由器节点的信号总衰减值分别为 P(I) = (Pn+P12+P13+· · ·+plm) ；P(2) = (P21+P22+P23+· · ·+p2m) ；... ；P(k)=(Pki+Pk2+Pk3+· · · +Pkm);在所述信号总衰减值P(I)、P(2)、...和P(k)中找出最大信号衰减值，与所述最大信号衰减值对应的主路由器节点所在的位置即为主路由器节点的极限位置Ql ；(2)根据已经确定的主路由器节点的极限位置Q1，确定主路由器节点最多能管辖到的传感器节点所在的房间；假设主路由器节点与总控节点所在楼层的I个房间中的传感器节点通讯，针对每个传感器节点与主路由器节点的连线与各墙壁之间的夹角，由式(I)获得相应的信号衰减值，并通过相加分别获得每个房间的传感器节点与主路由器节点之间进行通讯的各房间信号衰减值P (i)、P(ii)、P(iii)... P (ni)，确定其中不大于最大衰减值Pt的房间信号衰减值所对应的房间即为主路由器节点所能管辖到的传感器节点所在的房间；并确定其中大于最大衰减值Pt的房间信号衰减值所对应的房间需要布置从路由器节点；(3)确定从路由器节点的极限位置Q2对于主路由器节点管辖范围之外的剩余房间布置从路由器节点，使得所有从路由器节点能覆盖所在楼层的剩余房间所在的传感器节点，并将从路由器节点接收到的传感器节点的信息发送到主路由器节点上；将剩余房间的传感器节点视作为过程(I)中的总控节点，将从路由器节点视作为过程(I)中的主路由器节点，按照所述过程(I)中确定主路由器节点极限位置Ql的方法确定从路由器节点的极限位置Q2 ；按照过程(2)主路由器节点确定最多所能管辖到的传感器节点所在的房间的方法确定从路由器最多所能管辖到的传感器节点所在的剩余房间；(4)对于从路由器节点未能覆盖的剩余房间重复过程(3)，直到所在楼层中的所有传感器节点均能被主路由器节点或从路由器节点所覆盖，使得各从路由器节点与主路由器节点之间以及主路由器节点与总控节点之间通讯正常；步骤d、确定其他各楼层的路由器节点所在位置假设建筑物上下楼层的布局相同，其他各楼层分别 布置的一主路由器节点应在总控节点所在楼层的主路由器节点的正上方或者正下方的位置处，然后再由其他各楼层确定的主路由器节点位置按照步骤c中的过程(2)至过程(4)确定各楼层主路由器节点能管辖至IJ的传感器节点所在的房间、各楼层中从路由器节点的位置和从路由器节点能管辖到的传感器节点所在的房间；所在楼层的各传感器节点或直接与所在楼层的主路由器节点通讯，或是通过所在楼层的从路由器节点与所在楼层的主路由器节点进行通讯，再向上或向下经所在楼层的主路由器节点将各传感器节点的采集数据传送至总控节点所在楼层的主路由器节点，最后传送至总控节点，通过工控机显示各房间的环境监测信息；从而完成整座建筑物的无线传感网络结构的优化设计。与已有技术相比，本发明有益效果体现在I、本发明采用基于信号衰减技术构建无线传感器网络，避免了建立复杂的包含有不同环境和人员干扰以及多径效应等因素等作为未知参变量的无线传输信道模型，依靠现有的传感器节点硬件平台都带有的测量信号衰减值寄存器，通过测量节点的接收信号强度值，间接得到节点的信号衰减值，方便有效地完成建筑物内网络节点的部署；2、本发明通过建立室内环境构建穿墙信号衰减与收发节点连线与墙壁所成夹角之间的关系模型，从无线传感器网络节点所标识的接收灵敏度的角度出发，根据不同路由器的布局情况来分析节点的信号衰减情况，方便高效地实现利用较少的节点部署整个无线传感器网络。3、本发明该适用于室内环境监测等领域，通过本发明的方法布置无线传感器节点，可用较少的路由器节点覆盖建筑物内最大的范围，实现网络资源的最优化、节点利用率的最大化，不仅满足工程要求，降低通讯开销、节约成本，而且还提高了无线传感网络的实用性和通用性，在任何建筑物内都可部署无线传感网络节点。
图I为本发明基于信号衰减技术构建的某办公楼无线传感网络节点部署示意图；图2为本发明信号衰减值P与收发节点连线与墙壁所成夹角Θ之间的关系曲线拟合图；图中标号1总控节点；2主路由器节点；3从路由器节点；4走廊中心线；5传感器节点。
具体实施方式
具体实例中，硬件平台采用现在市场上通用的无线开发平台CC2530DK模块；CC2530DK 模块是 TI 公司新推出的支持 IEEE 802. 15. 4/ZigBee/ZigBee PRO/ZigBee RF4CE标准的第二代片上系统解决方案。CC2530DK模块集射频收发及MCU控制功能于一体，包含一颗32MHz晶振和一颗32. 768KHz晶振及其它一些阻容器件，采用巴伦匹配电路、板载PCB倒F天线设计，接收灵敏度可达_97dB。利用CC2530DK模块采用基于信号衰减技术构建的某办公楼无线环境监测网络实例，要求接收节点的接收信号强度不超过接收节点规定的接收灵敏度，即接收节点的接收信号强度不大于_97dB。在基站室安置总控节点，每一层走廊中心线上安置路由器节点，办公室内安置传感器节点。路由器节点实现节点间信息传递，路由器节点与被控传感器节点之间采用星型拓扑结构，路由器节点与路由器节点之间采用网状结构连接。本实施例中无线传感网络结构优化设计方法按如下过程进行
步骤a、在被监测建筑物中任意选择一房间作为基站，如图I所示，选择301房间作为监控基站，在基站中将一CC2530DK模块配置为总控节点1，将总控节点I部署在室内的中间位置，并设置一工控机用于接收、处理和显示来自总控节点的环境监测信息；步骤b、确定节点相互通讯时信号的穿墙衰减能力在任一房间中放置一发射节点A，本实施例选择在311房间的中间位置放置一CC2530DK模块作为发射节点A，在与发射节点A相隔一道墙壁的位置处的走廊中心线4上放置接收节点B，发射节点A与接收节点B处在同一水平高度上，距离屋顶Im高处；设定发射节点A的发射功率为Pf = 4dBm，此时，测定无穿墙衰减时接收节点B的接收信号强度为Ps = _65dBm，调整发射节点A或接收节点B所在的位置，使发射节点A与接收节点B之间的连线与所隔墙壁之间所成的夹角0分别为9 : = 15°、θ2 = 30°、θ3 = 45°、θ4 = 60°、θ5 = 75°以及θ 6 = 90°，且发射节点A与接收节点B之间的连线只穿越一道墙壁，对应于每个夹角 Q1 = ISd、Θ 2 = 30。、Θ 3 = 45。、Θ 4 = 60。、Θ 5 = 75。以及 Θ 6 = 90。，分别测量接收节点B对应的接收信号强度值为Psi = -80dBm、PS2 = -79dBm、Ps3 = -77dBm、Ps4 = -75dBm、PS5 = -74dBm以及Ps6 = _73dBm，通过无穿墙衰减时接收节点B的接收信号强度Ps分别减去接收信号强度值，获得接收节点B上的信号衰减值P分别为P1 = 15dBm、P2 =14dBm、P3 = 12dBm、P4 = lOdBm、P5 = 9dBm、以及 P6 = 8dBm,其中最小值记为 Pmin = 8dBm,最大值记为Pmax = 15dBm ;当穿越多道墙壁时，接收节点B上的信号衰减是穿越每道墙壁信号衰减值的叠加；设定当接收节点B的接收信号强度超过接收节点B规定的接收灵敏度时视为失效状态，并记录失效状态时的信号衰减值Pt为最大衰减值；因为CC2530DK模块所标识的接收灵敏度为_97dBm，所以最大衰减值Pt = (-65dBm)-(-97dB) =32dBm;求解Pt/Pmax的值，即Pt/Pmax = 2. 13,取Pt/Pmax的整数部分记为m = 2,则m = 2即为发射节点A与接收节点B之间的有效通讯最多能够穿越的墙壁数；由此判定CC2530DK模块在该建筑物内通讯最多能够穿越两道墙壁；在建筑物内传输距离的衰减相对于穿墙的衰减来说要小得多，一般室内部署的情况下可以不用考虑距离之间的衰减；若距离超过20m，可以按照每增力口 IOm衰减IdBm来计算。如图2 所示，根据每个夹角 Θ 丨=15。、Θ 2 = 30。、Θ 3 = 45。、Θ 4 = 60。、Θ 5= 75。以及 Θ 6 = 90。与相对应的信号衰减值 P1 = 15dBm、P2 = 14dBm、P3 = 12dBm、P4 =IOdBnuP5 = 9dBm、以及P6 = 8dBm,利用最小二乘法拟合收发节点相互通信穿越一道墙壁时的信号衰减值P与收发节点连线与墙壁所成夹角Θ之间的关系模型曲线如式(I)P = O. 00032 θ 2-0· 13 Θ +17. 2(I)要求式⑴夹角Θ的取值范围为15° 90°。步骤C、确定总控节点所在楼层的路由器节点所在位置假设总控节点所在楼层中共有I = 12个房间，每个房间中分别固定设置有传感器节点5，按如下过程在走廊中心线4上布置最少的各路由器节点，使得所有路由器节点能覆盖所在楼层的各传感器节点5，各路由器节点包括一主路由器节点2和其它从路由器节点3，所在楼层的各传感器节点5或直接与主路由器节点2通讯，或是通过从路由器节点3与主路由器节点2进行通讯，并通过主路由器节点2将各传感器节点5的采集数据传送至总控节点1，通过工控机显示各房间的环境监测信息；
(I)确定主路由器节点2的极限位置Ql假设主路由器节点2与总控节点I之间的通讯需要穿越步骤b中的m = 2道墙壁，由此在走廊中心线4上确定一段距离为L的区段L作为主路由器节点2与总控节点I通讯时需要穿越2道墙壁的范围，由图I可得，区段L的最左端在308房间门口的走廊中心线4上，最右端在304房间门口的走廊中心线4上，将主路由器节点2沿着区段L从最右端移到最左端等距离移动k次，假定从最右端到最左端要移动k = 3次，记录每次移动后主路由器节点2与总控节点I之间的连线与两道墙壁之间的夹角分别为Θ n = 75°、Θ 12 = 15° ;Θ 21 = 65°、Θ 22 = 25° ; Θ 31 = 50°、Θ 32 = 40° ;由式(I)所表达的关系模型获得各夹角分别对应的信号衰减值 P11 = 9dBm、P12 = 15dBm ；P21 = 10. 10dBm、P22 = 14. 15dBm ；P31 =11. 50dBm、P32 = 12. 51 dBm ;计算每次移动后主路由器节点2的信号总衰减值分别为P (I)=(Pn+P12) = 24dBm ；P(2) = (P21+P22) = 24. 25dBm ；P(3) = (P31+P32) = 24. OldBm ;在信号总衰减值P(1)、P(2)和P(3)中找出最大信号衰减值为P(2) = 24. 25dBm，与最大信号衰减值对应的主路由器节点2所在的位置即为主路由器节点的极限位置Ql ；(2)根据已经确定的主路由器节点2的极限位置Q1，确定主路由器节点2最多能管辖到的传感器节点5所在的房间；假设主路由器节点2与总控节点I所在楼层的12个房间中的传感器节点5通讯，针对每个传感器节点5与主路由器节点2的连线与各墙壁之间的夹角，由式(I)获得相应的信号衰减值，并通过相加分别获得每个房间的传感器节点5与主路由器节点2之间进行通讯的各房间信号衰减值？(1)、？(^)、？(^1)... (1^)，确定其中不大于最大衰减值Pt的房间信号衰减值所对应的房间即为主路由器节点2所能管辖到的传感器节点5所在的房间；并确定其中大于最大衰减值Pt的房间信号衰减值所对应的房间需要布置从路由器节点3 ；具体实施中，由图I所示主路由器节点2分别与302，303，304，307，308，309，310房间中的传感器节点通讯需要穿越两道墙壁，与305，306房间中的传感器节点通讯需要穿越I道墙壁，由步骤b所分析的结论CC2530DK模块在该建筑物内通讯最多能够穿越2道墙壁，可以得到302、303、304、305、306、307、308、309、310房间中的传感器节点与主路由器节点2通讯时的衰减值小于最大衰减值Pt = 32dBm，所以主路由器节点2最多能管辖从302 310房间中的传感器节点5。而由图I所示主路由器节点2与311，312房间中的传感器节点5通讯需要穿过3道墙壁，与313房间中的传感器节点5通讯需要穿越4道墙壁，由步骤b所分析的结论可以得到311，312，313房间中的传感器节点5与主路由器节点2通讯时的衰减值超过了最大衰减值Pt = 32dBm，因此需要对311、312和313房间中的传感器节点5进行重新部署从路由器节点3来管辖311、312、313房间中的传感器节点5。(3)确定从路由器节点3的极限位置Q2对于主路由器节点2管辖范围之外的311、312、313房间中的传感器节点，需要部署布置从路由器节点3，使得所有从路由器节点3能覆盖所在楼层的剩余房间所在的传感器节点，并将从路由器节点3接收到的传感器节点5的信息发送到主路由器节点2上；最终通过总控节点上传到工控机显示出来。将312所在房间的传感器节点5视作为过程(I)中的总控节点1，将从路由器节点3视作为过程(I)中的主路由器节点2，按照过程(I)中确定主路由器节点2极限位置Ql的方法确定从路由器节点3的极限位置Q2 ;最终确定的从路由器的极限位置Q2为图I中从路由器3所处的位置； 按照过程(2)主路由器节点2确定最多所能管辖到的传感器节点5所在的房间的方法确定从路由器3最多所能管辖到的传感器节点5所在的剩余房间；由于图I中房间个数有限，所以从路由器节点3能够管辖到所剩下的总控节点I所在楼层的所有传感器节占.(4)如果总控节点I所在楼层足够大，从路由器节点3未覆盖的剩下的所有房间中，则可以按照过程(3)的方法，继续部署从路由器节点3控制下的从路由器节点，直到所在楼层中的所有传感器节点均能被主路由器节点2或从路由器节点3所覆盖，使得各从路由器节点3与主路由器节点2之间以及主路由器节点2与总控节点I之间通讯正常；步骤d、确定其他各楼层的路由器节点所在位置假设建筑物上下楼层的布局相同，其他各楼层分别布置的一主路由器节点2应在总控节点I所在楼层的主路由器节点2的正上方或者正下方的位置处，然后再由其他各楼层确定的主路由器节点2位置按照步骤c中的过程(2)至过程(4)确定各楼层主路由器节点2能管辖到的传感器节点5所在的房间、各楼层中从路由器节点3的位置和从路由器节点3能管辖到的传感器节点5所在的房间；所在楼层的各传感器节点5或直接与所在楼层的主路由器节点2通讯，或是通过所在楼层的从路由器节点3与所在楼层的主路由器节点2进行通讯，再向上或向下经所在楼层的主路由器节点2将各传感器节点5的采集数据传送至总控节点I所在楼层的主路由器节点2，最后传送至总控节点1，通过工控机显示各房间的环境监测信息；从而完成整座建筑物的无线传感网络结构的优化设计。
权利要求
1.建筑物内环境监测无线传感网络结构优化设计方法，其特征是按如下步骤进行 步骤a、在被监测建筑物中任意选择一房间作为基站，在所述基站中设置一总控节点，并设置一工控机用于接收、处理和显示来自总控节点的环境监测信息； 步骤b、确定节点相互通讯时信号的穿墙衰减能力 在任一房间中放置一发射节点A，在与所述发射节点A相隔一道墙壁的位置处放置接收节点B，所述发射节点A与接收节点B处在同一水平高度上，设置所述发射节点A的发射功率为PF，测定无穿墙衰减时接收节点B的接收信号强度为Ps ;调整所述发射节点A或接收节点B所在的位置，使发射节点A与接收节点B之间的连线与所隔墙壁之间所成的夹角e分别为夹角0^0^0^04... 0n，对应于每个夹角0^0^0^04... en分别测量接收节点B对应的接收信号强度值PS1、Ps2> PS3、PS4. . . Psn，通过所述无穿墙衰减时接收节点B的接收信号强度Ps分别减去所述接收信号强度值PS1、PS2、P53> Ps4- PSn，获得接收节点B上的信号衰减值P分别为Pi、P2、P3、P4. . . Pn，将所述信号衰减值Pi、P2、P3、P4. . . Pn中的最小值记为Pmin、最大值记为Pmax ;当穿越多道墙壁时，接收节点B上的信号衰减是穿越每道墙壁信号衰减值的叠加；设定当接收节点B的接收信号强度超过接收节点B规定的接收灵敏度时视为失效状态，并记录失效状态时的信号衰减值Pt为最大衰减值；取Pt/P_的整数部分记为整数m，所述整数m即为发射节点A与接收节点B之间的有效通讯最多能够穿越的墙壁数； 根据每个夹角9 ^ 9 2、9 3、Q4... Qn与相对应的信号衰减值Pi、P2、P3、P4. - - Pn，利用最小二乘法拟合收发节点相互通信穿越一道墙壁时的信号衰减值P与收发节点连线与墙壁所成夹角9之间的关系模型曲线如式(I) P = F(S)(I) 步骤C、确定总控节点所在楼层的路由器节点所在位置 总控节点所在楼层中共有I个房间，每个房间中分别固定设置有传感器节点，按如下过程在走廊中心线上布置各路由器节点，所述各路由器节点包括一主路由器节点和其它从路由器节点，所在楼层的各传感器节点或直接与主路由器节点通讯，或是通过从路由器节点与主路由器节点进行通讯，并通过主路由器节点将各传感器节点的采集数据传送至总控节点，通过工控机显示各房间的环境监测信息； (1)确定主路由器节点的极限位置Ql 假设所述主路由器节点与总控节点之间的通讯需要穿越步骤b中所述的m道墙壁，所述主路由器节点是处在走廊中心线上一段距离为L的区段L中，将主路由器节点沿着区段L等距离移动k次，记录每次移动后主路由器节点与总控节点之间的连线与各道墙壁之间的夹角分别为0 n> 0 12、9 13、 9 Im ; 9 21、9 22、9 23、 9 2m ;…；9 kl、9 k2、0k3、... 0km;由式⑴所表达的关系模型获得各夹角分别对应的信号衰减值Pn、P12、P13、. . Plm ;P21、P22、P23. ..P2m；... ;Pkl、Pk2、Pk3、. . Pkm ;计算每次移动后主路由器节点的信号总衰减值分别为 P(I) = (Pn+P12+P13+.+Plm) ；P(2) = (P21+P22+P23+. - - +P2J ;;P(k)=(Pkl+Pk2+Pk3+- +Pkm);在所述信号总衰减值P(I)、P(2)、...和P(k)中找出最大信号衰减值，与所述最大信号衰减值对应的主路由器节点所在的位置即为主路由器节点的极限位置Ql ； (2)根据已经确定的主路由器节点的极限位置Q1，确定主路由器节点最多能管辖到的传感器节点所在的房间； 假设主路由器节点与总控节点所在楼层的I个房间中的传感器节点通讯，针对每个传感器节点与主路由器节点的连线与各墙壁之间的夹角，由式(I)获得相应的信号衰减值，并通过相加分别获得每个房间的传感器节点与主路由器节点之间进行通讯的各房间信号衰减值P (i)、p (ii)、P (iii)... P (ni)，确定其中不大于最大衰减值Pt的房间信号衰减值所对应的房间即为主路由器节点所能管辖到的传感器节点所在的房间；并确定其中大于最大衰减值Pt的房间信号衰减值所对应的房间需要布置从路由器节点； (3)确定从路由器节点的极限位置Q2 对于主路由器节点管辖范围之外的剩余房间布置从路由器节点，使得所有从路由器节点能覆盖所在楼层的剩余房间所在的传感器节点，并将从路由器节点接收到的传感器节点的信息发送到主路由器节点上；将剩余房间的传感器节点视作为过程(I)中的总控节点，将从路由器节点视作为过程(I)中的主路由器节点，按照所述过程(I)中确定主路由器节点极限位置Ql的方法确定从路由器节点的极限位置Q2 ； 按照过程(2)主路由器节点确定最多所能管辖到的传感器节点所在的房间的方法确定从路由器最多所能管辖到的传感器节点所在的剩余房间； (4)对于从路由器节点未能覆盖的剩余房间重复过程(3)，直到所在楼层中的所有传感器节点均能被主路由器节点或从路由器节点所覆盖，使得各从路由器节点与主路由器节点之间以及主路由器节点与总控节点之间通讯正常； 步骤d、确定其他各楼层的路由器节点所在位置 假设建筑物上下楼层的布局相同，其他各楼层分别布置的一主路由器节点应在总控节点所在楼层的主路由器节点的正上方或者正下方的位置处，然后再由其他各楼层确定的主路由器节点位置按照步骤c中的过程(2)至过程(4)确定各楼层主路由器节点能管辖到的传感器节点所在的房间、各楼层中从路由器节点的位置和从路由器节点能管辖到的传感器节点所在的房间； 所在楼层的各传感器节点或直接与所在楼层的主路由器节点通讯，或是通过所在楼层的从路由器节点与所在楼层的主路由器节点进行通讯，再向上或向下经所在楼层的主路由器节点将各传感器节点的采集数据传送至总控节点所在楼层的主路由器节点，最后传送至总控节点，通过工控机显示各房间的环境监测信息；从而完成整座建筑物的无线传感网络结构的优化设计。
全文摘要
本发明公开了一种建筑物内环境监测无线传感网络结构优化设计方法，其特征是设定一包括总控节点和工控机的基站，各路由器节点包括主路由器节点和其它从路由器节点利用最小二乘法建立的信号衰减值P与收发节点连线与墙壁所成夹角θ之间的关系模型，确定各路由器节点所在极限位置，利用所确定的各极限位置布置各路由器节点，使得整座建筑物内的路由器节点最少并通讯正常，从而实现无线传感网络结构的优化设计。本发明原理简单，操作简便，不仅满足工程要求、节约成本，而且还提高了无线传感网络的实用性和通用性。
文档编号H04W24/02GK102685759SQ20121012272
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者余晓芬, 朱明 , 郁起明 申请人:安徽皖投力天世纪空气净化系统工程有限公司