一种无线传感器网络的检测方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力无线传感网技术领域，具体地，涉及一种无线传感器网络的检测 方法和装置。
【背景技术】
[0002] 微传感概念及节点的无线连接使无线传感器网络在电力测控领域具有很高的理 论和现实意义，无线传感器网络以其低成本、低功耗等特点，在电力领域有着广泛的应用。
[0003] 心跳包是网络数据流中一种自定义协议，固定信息、循环发送的数据包，在电力无 线传感器网络中作为在线状态检测、状态汇报方式、网络同步或其他定时机制的应用而普 遍存在。心跳协议作为一种在传感器网络系统用来检测节点状态的关键技术，目前主要分 类三类：简单心跳协议、经典加速心跳协议及基于选举算法的心跳协议。
[0004] 由于变电站设备通常不能停电以检修无线传感器等二次设备，变电站高压带电设 备的无线传感器节点不具备随意更换电池的条件，所以变电站传感器网络要求传感器节点 具备低功耗长时间工作能力。此外，由于电力设备长时间保持在一定的工作状态下，设备参 数在一定时间内基本不会发生变化，因此传感器通常休眠时间远大于工作时间（10000倍 以上）。同时，电力无线传感器网络中，包含多种类型的传感器节点，他们对工作周期的要 求各不相同。
[0005] 但是在现有技术中，在使用心跳检测方法对无线传感器网络进行检测的过程中存 在以下问题：无法适应传感器低功耗和大占空比工作时间的特性，检测效率低。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术中存在的对无线传感器网络进行检测功耗过大的问题，本发明 提出了一种无线传感器网络的检测方法和装置。
[0007] 本发明的无线传感器网络的检测方法包括：
[0008] 传感器节点根据设定的心跳周期向SINK节点发送心跳信息；
[0009] 判断SINK节点是否在规定时间内接收到心跳信息；
[0010] 如果SINK节点未接收到心跳信息，则向传感器节点发送询问信息；
[0011] 判断SINK节点是否接收到传感器节点对询问信息的应答信息；
[0012] 如果SINK节点未接收到应答信息，则向主控节点上报传感器节点故障。
[0013] 本发明的无线传感器网络的检测方法，SINK节点与传感器节点之间的心跳信息通 信采取单向通信方式，仅从传感器节点向SINK节点发送心跳包，SINK节点只接收来自传感 器的心跳包，而不向传感器发送心跳包；传感器节点根据自身生命周期、工作时间、失效概 率与失效模型预测，动态调整心跳周期。降低了传感器的功耗，提高了对无线传感器网络的 检测效率。
[0014] 本发明的无线传感器网络的检测装置包括：
[0015] 心跳发送模块，用于传感器节点根据设定的心跳周期向SINK节点发送心跳信息；
[0016] 心跳判断模块，用于判断SINK节点是否在规定时间内接收到心跳信息；
[0017] 心跳询问模块，用于如果SINK节点未接收到心跳信息，则向传感器节点发送询问 信息；
[0018] 应答判断模块，用于判断SINK节点是否接收到传感器节点对询问信息的应答信 息；
[0019] 故障上报模块，用于如果SINK节点未接收到应答信息，则向主控节点上报传感器 节点故障。
[0020] 本发明的无线传感器网络的检测装置，SINK节点与传感器节点之间的心跳信息通 信采取单向通信方式，仅从传感器节点向SINK节点发送心跳包，SINK节点只接收来自传感 器的心跳包，而不向传感器发送心跳包；传感器节点根据自身生命周期、工作时间、失效概 率与失效模型预测，动态调整心跳周期。降低了传感器的功耗，提高了对无线传感器网络的 检测效率。
[0021] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明 书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0022] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0023] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实 施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0024] 图1为本发明的无线传感器网络的检测方法的流程图；
[0025] 图2为本发明的传感器工作时间与心跳周期的关系图；
[0026] 图3为本发明实施例的心跳周期调整示意图；
[0027] 图4为本发明的无线传感器网络的检测装置的结构图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本发明的保 护范围并不受【具体实施方式】的限制。
[0029] 为了解决现有技术中存在的对无线传感器网络进行检测功耗过大的问题，本发明 提出了一种无线传感器网络的检测方法和装置。
[0030] 微机电系统、片上系统、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展，孕育出无线传 感器网络，并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无 线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点，通过无线通信方式形成 的一个多跳自组织网络。
[0031] 电力无线传感器网络采用星型组网方式，SINK节点作为簇头采用有源供电方式， 其作用就是收集其通信范围内的传感器节点采集的信息，各传感器节点的作用就是负责采 集信息和向SINK节点发送采集到的信息。
[0032] 对于传感器节点，为了节约电能，相对于工作时间，传感器长时间处于休眠状态， 心跳周期相应地设置得较长，但只要传感器节点处于正常工作状态，就只需要通过心跳信 息定时向SINK节点汇报自身当前状态一即传感器正常在线工作或休眠。如果传感器节点 发生故障，则无法向SINK节点正常发送心跳信息，SINK节点就能通过心跳信息判断传感器 节点故障。传感器节点不用关心SINK节点的故障，SINK节点的故障是通过SINK节点与主 控节点之间的心跳信息来进行检测的。
[0033] 对于SINK节点，只需要接收来自传感器节点的心跳信息，而不需要向传感器节点 发送心跳信息，这样可以节省传感器节点监听、侦测和接收心跳信息的能量。如果传感器节 点出现故障，SINK节点不能在规定时间内收到来自传感器节点的心跳信息，则SINK节点判 断传感器节点故障并向主控节点汇报。因此，SINK节点和传感器节点之间的心跳通信可以 优化为单向通信；传感器节点无需接收来自SINK节点的心跳信息，节省了传感器节点的能 量。
[0034] 如图1所示，本发明的无线传感器网络的检测方法包括：
[0035] 步骤S101:传感器节点根据设定的心跳周期向SINK节点发送心跳信息；
[0036] 步骤S102:判断SINK节点是否接收到传感器节点发送的心跳信息；
[0037] 步骤S103:如果SINK节点未接收到心跳信息，则向传感器节点发送询问信息；
[0038] 步骤S104:SINK节点向传感器节点发送完询问信息后，判断是否接收到传感器节 点的应答信息；
[0039] 步骤S105 :如果SINK节点未接收到应答信息，则认为传感器节点发生故障，并向 主控节点进行上报，记录传感器节点的故障时间；
[0040] 如果SINK节点接收到传感器节点对询问信息的应答信息，则说明传感器节点无 故障；
[0041] 步骤S106 :根据韦伯分布函数，基于传感器的特征寿命和故障时间，建立传感器 失效预测模型，根据传感器失效预测模型的预测结果，动态调整心跳周期；
[0042] 传感器失效预测模型主要包括：
[0043] 根据以下公式计算传感器的失效概率：
[0044] 根据以下公式计算传感器的可靠度：
[0045] 根据以下公式计算传感器失效的概率密度
[0046] 其中P为传感器的特征寿命，0为传感器故障时间的形状分布。
[0047] 本发明的无线传感器网络的检测方法，S