一种基于无线传感器网络的信号探测采集方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102970771A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102970771A(43)申请公布日2013.03.13(21)申请号201210472672.3(22)申请日2012.11.20(71)申请人西安大唐电信有限公司地址710075陕西省西安市高新区科技二路77号(72)发明人马三元谢昆(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.H04W84/18(2009.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书55页页附图附图33页(54)发明名称一种基于无线传感器网络的信号探测采集方法及系统(57)摘要本发明公开了一种基于无线传感器网络的信号探测采集方法及系统，该方法通过接入无线传感器网络的中心网关设备，在线实时获取网络拓扑结构路由表，对网络拓扑结构路由表中的ID、MAC地址、LQI等数据进行分析采样，绘制网络拓扑矢量图，生成告警信息等活动，确定现有无线传感网络拓扑结构是否存在信号盲区及故障设备，系统能够在信号探测采集完毕后，及时通过3G移动通信网络将采样数据、网络拓扑矢量图和告警信息等上传到网络监控平台，以进行更深层次的决策处理。CN10297ACN102970771A权利要求书1/2页1.一种基于无线传感器网络的信号探测采集方法，其特征在于，包括以下步骤：1)作为信号探测采集的装置以终端方式接入无线传感器网络的中心网关设备，实施获取网络拓扑命令；2)设置数据缓冲区，存储整个网络拓扑结构路由表；3)在设定的时间段内根据多次网络拓扑结构的采样数据，确定无线传感器网络内各个设备ZIGBEE无线信号强度以及网络拓扑关系，并进行排序，组合，绘制该时间段内平均网络拓扑矢量图；4)在装置面板上的LCD显示屏上输出该网络拓扑图，同时显示各个设备的ZIGBEE无线信号强度、MAC地址、网络ID、丢包率、在网时长、掉线次数；5)将各无线传感网内各个设备的LQI、MAC地址、网络ID、丢包率、在网时长、掉线次数信息打包，本地存储同时通过WIFI或3G无线链路上传到网络监控平台；6)利用各个设备的LQI、MAC地址、网络ID、丢包率、在网时长、掉线次数信息，确定无线传感网络工作状况，优化网络拓扑结构；7)对于ZIGBEE无线信号强度较弱，丢包率或掉线次数较多的网内无线传感设备，在LCD屏幕上产生该设备的告警信息，同时支持将确定的告警消息发送到网络监控平台进行分析处理。2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的信号探测采集方法，其特征在于，步骤6）中，确定无线传感网络工作状况，优化网络拓扑结构具体为：所述LQI、丢包率、掉线次数均为ZIGBEE协议栈的内容，通过ZIGBEE协议栈的API函数调用在ZIGBEE网关设备获得，LQI值越低，说明信号强度越低，当LQI值低于设定值时，则需要绕过遮挡物，或者缩短节点设备到上级路由设备的距离甚至重新部署该节点设备；如果LQI值高但丢包率大或掉线次数多时，说明该区域存在其他无线设备干扰，需要选择其他频道避开干扰源。3.一种实现权利要求1所述方法的系统，其特征在于，包括以下模块：（1）信号采集模块：从无线传感器网络实时获取网络拓扑结构路由表，数据打包后发送到以下的业务模块；（2）业务模块：负责接收信号采集模块的消息并进行处理，其处理分为三部分：解析网络拓扑结构路由表、绘制网络拓扑矢量图和确定告警设备，然后将处理后的数据发送给显示模块和网络模块；（3）显示模块：显示网络拓扑矢量图、无线传感网设备信息、告警信息；显示模块接收到业务模块处理后的数据，包括无线传感网设备信息、网络拓扑矢量图、告警信息消息，根据系统预设时间进行动态屏幕刷新；（4）网络模块：网络模块采用TD-SCDMA3G模块，其具有上下行对称，使用智能天线；网络模块将业务模块产生的信息发送给网络监控平台；所述信号采集模块和业务模块通过USB总线连接，业务模块和网络模块通过TCP/IP方式相互连接，业务模块和显示模块通过LCD接口连接。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述信号采集模块和无线传感网的网关设备连接，实时获取无线传感网上的网络拓扑结构路由表数据，同时对网络拓扑结构路由表数据进行解析，在接收到某个路由通道的ID、MAC、LQI时，将消息数据放置到数据缓冲区，然后对数据缓冲区信息中该通道绘制网络拓扑矢量图，将消息数据打包并发送到网络2CN102970771A权利要求书2/2页模块。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述业务模块的告警设备分析为：如无线传感网内某设备距离远或者有遮挡导致LQI值低于设定值时，系统通过对网络拓扑结构路由表中该设备相邻节点LQI相关性进行综合分析，同时计算可疑度，比较事先设置的相关阀值条件，将满足条件的设备