【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無線傳感器網絡，尤其涉及一種無線傳感器網絡的能量控制方法及系統。
技術介紹
1、無線傳感器網絡的能量控制方法專注于優化無線傳感器網絡中的能源使用，旨在延長傳感器網絡的運行壽命并提高整體效能，保證在能源受限的環境下持續進行數據采集和傳輸，通過能量控制，確保無線傳感器的性能并減少能量的無效消耗。
2、傳統無線傳感器網絡的能量控制方法使用基于預設條件的靜態控制策略，在實際應用中難以適應快速變化的需求，導致能源使用不充分和響應延遲，在突發事件和非常態工作條件下導致資源浪費和利用率不足，在實時故障診斷和預警方面存在不足，缺乏及時有效的異常檢測手段，增加系統的運維難度和成本，影響傳感器網絡的運行效率、穩定性和可靠性。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種無線傳感器網絡的能量控制方法及系統，用以解決現有技術中使用靜態控制策略對無線傳感器網絡的能量進行控制，實時性較差，難以適應快速變化的復雜應用場景，在實時故障診斷和預警方面存在不足，影響傳感器網絡的運行效率、穩定性和可靠性的缺陷。
2、第一方面，本專利技術提供一種無線傳感器網絡的能量控制方法，包括：
3、獲取無線傳感器網絡的多個無線傳感器的工作狀態和狀態轉換時間；
4、將所述多個無線傳感器的工作狀態和狀態轉換時間輸入至預先構建的能耗預測模型，得到所述能耗預測模型輸出的所述多個無線傳感器的能耗預測結果，所述能耗預測模型是基于多個樣本無線傳感器的多個歷史工作狀態、多個歷史狀態轉換時間和歷史
5、根據所述多個無線傳感器的能耗預測結果，確定所述多個無線傳感器的數據質量需求，根據所述數據質量需求，評估所述多個無線傳感器的數據采集需求，得到工作需求評估結果；
6、基于所述工作需求評估結果，對所述多個無線傳感器的休眠周期進行調整，得到所述多個無線傳感器的休眠參數，基于所述休眠參數，對所述多個無線傳感器的數據傳輸參數進行調整；
7、監測所述多個無線傳感器調整后的能耗水平，識別能耗異常的無線傳感器，生成異常節點檢測記錄，基于所述異常節點檢測記錄，調整所述多個無線傳感器的連接路徑，得到所述無線傳感器網絡的控制參數。
8、在一些實施例中，所述基于所述異常節點檢測記錄，調整所述多個無線傳感器的連接路徑，包括：
9、基于所述異常節點檢測記錄，實時監測所述多個無線傳感器的連接數據和負載信息，評估所述多個無線傳感器間的連接效率和整體網絡負載情況，生成實時網絡負載信息；
10、基于所述實時網絡負載信息和所述多個無線傳感器的工作狀態，以及所述多個無線傳感器間的物理距離，采用迪杰斯特拉算法，計算所述多個無線傳感器的最優路徑，對所述多個無線傳感器的連接路徑進行調整，生成連接路徑調整記錄；
11、實時監測所述無線傳感器網絡的傳輸性能數據，根據所述連接路徑調整記錄和所述傳輸性能數據，識別存在連接瓶頸的異常無線傳感器，調整所述異常無線傳感器的連接協議類型。
12、在一些實施例中，所述多個無線傳感器的最優路徑的計算公式如下：
13、；
14、其中，表示從起點無線傳感器節點到目標無線傳感器節點的最短路徑長度，表示從起點無線傳感器節點到中間無線傳感器節點的最短路徑長度，為節點到節點的基礎權重，為通信質量對應的調整系數，為節點和節點之間的通信質量，為當前負載對應的調整系數，為節點的當前負載，為當前負載對應的調整系數，為節點的當前負載，為邏輯距離對應的調整系數，為節點和節點之間的邏輯距離。
15、在一些實施例中，所述監測所述多個無線傳感器調整后的能耗水平，識別能耗異常的無線傳感器，生成異常節點檢測記錄，包括：
16、采集所述多個無線傳感器調整后的能耗數據，評估所述多個無線傳感器的能耗變化模式和能耗波動范圍，生成實時能耗監測數據；
17、基于所述實時能耗監測數據，識別能耗異常的無線傳感器，生成異常節點信息；
18、基于所述異常節點信息生成預警信息，向用戶端發送所述預警信息，得到所述異常節點檢測記錄。
19、在一些實施例中，所述基于所述工作需求評估結果，對所述多個無線傳感器的休眠周期進行調整，得到所述多個無線傳感器的休眠參數，包括：
20、基于所述工作需求評估結果，確定每一無線傳感器的數據采集頻率需求，基于所述每一無線傳感器的當前能耗和數據采集頻率需求，確定所述每一無線傳感器所需的最優工作時間段，生成工作時段信息；
21、基于所述工作時段信息，評估多種休眠周期對所述無線傳感器網絡性能的影響，生成休眠參數評估數據；
22、基于所述休眠參數評估數據，考慮所述多個無線傳感器的能耗和數據質量需求，計算并調整所述無線傳感器網絡的休眠參數，確定所述無線傳感器網絡的最優休眠參數。
23、在一些實施例中，所述基于所述休眠參數，對所述多個無線傳感器的數據傳輸參數進行調整，包括：
24、基于所述休眠參數，控制目標無線傳感器進行休眠，實時評估所述無線傳感器網絡的傳輸性能，生成網絡負載分析數據；
25、基于所述網絡負載分析數據和所述數據質量需求，計算所述多個無線傳感器的最優數據傳輸參數，所述最優數據傳輸參數包括最優數據包容量和最優數據傳輸頻率；
26、基于所述最優數據傳輸參數，調整所述多個無線傳感器的數據傳輸頻率和數據包容量，實時監測所述無線傳感器網絡的通信效率和響應速度，得到傳輸參數調整結果。
27、在一些實施例中，所述根據所述多個無線傳感器的能耗預測結果，確定所述多個無線傳感器的數據質量需求，根據所述數據質量需求，評估所述多個無線傳感器的數據采集需求，得到工作需求評估結果，包括：
28、獲取所述多個無線傳感器的地理位置和網絡性能指標；
29、根據所述多個無線傳感器的能耗預測結果，以及所述多個無線傳感器的地理位置和網絡性能指標，確定所述多個無線傳感器的數據質量需求，所述數據質量需求包括實時性需求和準確性需求；
30、估算所述多個無線傳感器在差異化的數據采集頻率下的功耗水平，生成功耗水平分析結果；
31、基于所述功耗水平分析結果和數據質量需求，計算所述多個無線傳感器的最優數據采集頻率參數，得到所述多個無線傳感器的工作需求評估結果。
32、在一些實施例中，所述能耗預測模型的訓練過程包括：
33、獲取樣本無線傳感器網絡的多個樣本無線傳感器的歷史運行日志數據，對所述歷史運行日志數據進行處理，得到所述多個樣本無線傳感器的多個歷史工作狀態和多個歷史狀態轉換時間，以及所述多個樣本無線傳感器在多個歷史工作狀態下的歷史能耗數據；
34、基于所述多個樣本無線傳感器在多個歷史工作狀態下的歷史能耗數據，確定所述多個樣本無線傳感器的歷史能耗分析結果；
35、將所述多個樣本無線傳感器的多個歷史工作狀態和多個歷史狀態轉換時間輸入至初始能耗預本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種無線傳感器網絡的能量控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡的能量控制方法，其特征在于，所述基于所述異常節點檢測記錄，調整所述多個無線傳感器的連接路徑，包括：
3.根據權利要求2所述的無線傳感器網絡的能量控制方法，其特征在于，所述多個無線傳感器的最優路徑的計算公式如下：
4.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡的能量控制方法，其特征在于，所述監測所述多個無線傳感器調整后的能耗水平，識別能耗異常的無線傳感器，生成異常節點檢測記錄，包括：
5.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡的能量控制方法，其特征在于，所述基于所述工作需求評估結果，對所述多個無線傳感器的休眠周期進行調整，得到所述多個無線傳感器的休眠參數，包括：
6.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡的能量控制方法，其特征在于，所述基于所述休眠參數，對所述多個無線傳感器的數據傳輸參數進行調整，包括：
7.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡的能量控制方法，其特征在于，所述根據所述多個無線傳感器的能耗預測結果，確定所述多個無線傳感器
8.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡的能量控制方法，其特征在于，所述能耗預測模型的訓練過程包括：
9.根據權利要求8所述的無線傳感器網絡的能量控制方法，其特征在于，所述基于所述多個樣本無線傳感器在多個歷史工作狀態下的歷史能耗數據，確定所述多個樣本無線傳感器的歷史能耗分析結果，包括：
10.一種無線傳感器網絡的能量控制系統，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種無線傳感器網絡的能量控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡的能量控制方法，其特征在于，所述基于所述異常節點檢測記錄，調整所述多個無線傳感器的連接路徑，包括：
3.根據權利要求2所述的無線傳感器網絡的能量控制方法，其特征在于，所述多個無線傳感器的最優路徑的計算公式如下：
4.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡的能量控制方法，其特征在于，所述監測所述多個無線傳感器調整后的能耗水平，識別能耗異常的無線傳感器，生成異常節點檢測記錄，包括：
5.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡的能量控制方法，其特征在于，所述基于所述工作需求評估結果，對所述多個無線傳感器的休眠周期進行調整，得到所述多個無線傳感器的休眠參數，包括：
6.根據權利要求1所述的無線...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫意凡，劉琦，樊玉明，田寅，唐海川，
申請(專利權)人：中車工業研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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