【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無線通信，具體涉及基于wapi技術與mesh網絡的智能化施工現場組網與監測方法。
技術介紹
1、wapi(wireless?authentication?and?privacy?infrastructure,無線局域網安全協議)具備強大的安全認證和加密功能，能夠確保無線網絡通信的安全性和隱私保護。在施工現場的mesh網絡中，wapi技術可以作為數據加密和身份認證的核心技術，保證施工現場監控數據的機密性和完整性。通過wapi的動態密鑰協商和認證機制，可以有效防止外部攻擊，確保系統的數據傳輸過程安全可靠。
2、隨著信息技術的快速發展，通信網絡在各個領域的應用日益廣泛，尤其在大規模的無線通信和物聯網領域，具有重要的意義。mesh網絡作為一種自組織、自適應的無線網絡架構，在許多領域中得到了廣泛應用。它通過多跳路由的方式，能夠有效覆蓋大面積區域，尤其在室內復雜環境、偏遠地區或臨時場所(如施工現場、災區救援等)中，具有顯著的優勢。
3、然而，在這些復雜且動態變化的環境中，傳統的mesh網絡往往存在許多問題。首先，施工現場等環境中，節點的動態變化非常頻繁，節點的加入、移動和離開使得網絡拓撲不斷變化，這使得網絡的穩定性和可靠性面臨極大挑戰。其次，由于網絡節點的電池供電和計算資源有限，如何高效利用這些有限資源、延長網絡的使用壽命、提高數據傳輸的穩定性和效率，成為設計和優化mesh網絡的重要問題。此外，施工現場和其他類似的應用場景中，設備和人員經常更替，網絡拓撲的實時更新和管理變得更加復雜。
4、現
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是：提供基于wapi技術與mesh網絡的智能化施工現場組網與監測方法，在復雜動態的環境中能夠自適應拓撲變化、提高網絡穩定性、延長網絡節點使用壽命，并能夠有效管理任務流量和資源分配。
2、為了解決以上技術問題，本專利技術采用如下技術方案：
3、基于wapi技術與mesh網絡的智能化施工現場組網與監測方法，包括以下步驟：
4、s1、收集施工現場環境內超級節點的運行數據，并根據該數據對區域進行劃分。
5、s2、基于步驟s1中的運行數據，利用自適應能耗優化方法得到超級節點的功耗，并根據功耗調整超級節點的任務分配。
6、s3、任務分配調整后，結合加權優先級調整方法得到超級節點任務的加權優先級，調整超級節點任務的傳輸權重。
7、s4、任務的傳輸權重調整后，利用綜合任務成本評估方法評估超級節點的綜合任務成本，進行超級節點的任務調度和拓撲調整，完成施工現場組網與監測。
8、進一步的，步驟s1中，超級節點包括一級超級節點、二級超級節點和三級超級節點。
9、超級節點的運行數據包括超級節點的分布、負載、通信質量、信號強度、電池電量和移動軌跡；其中負載包括計算任務、數據傳輸任務和能源消耗。
10、當超級節點的負載超過該節點最大承載能力的80％時，將該區域劃分為高負載區域；當超級節點的負載低于該節點最大承載能力的50％時，將該區域劃分為低負載區域。
11、當超級節點的信號強度大于-60dbm，或延遲小于50ms且丟包率低于1％時，將該區域劃分為通信質量良好區域；當超級節點的信號強度低于-70dbm且帶寬低于1mbps，或延遲超過100ms且丟包率超過5％時，將該區域劃分為通信質量差區域。
12、當超級節點的信號強度大于-60dbm時，將該區域劃分為強信號區域；當超級節點的信號強度小于-80dbm時，將該區域劃分為弱信號區域。
13、當電池電量≥80％時，表明該區域的電池電量正常；當50％≤電池電量＜80％時，表明該區域的電池電量偏低；當0％≤電池電量＜50％時，表明該區域的電池電量較低；當電池電量＜20％時，表明該區域的電池電量極低。
14、當超級節點的位置移動速度＜1m/s時，將該區域劃分為穩定區域；當超級節點的位置移動速度≥1m/s時，將該區域劃分為動態區域。
15、進一步的，一級超級節點用于在施工現場的特定區域內收集現場數據，該數據包括環境參數和施工進度，其中環境參數包括溫度、濕度和氣壓，施工進度包括材料使用量和人員分布，并對該數據進行數據清洗、過濾和格式化的處理；將處理后的數據發送到二級超級節點。
16、二級超級節點對處理后的數據進行整合和分析，識別潛在的施工瓶頸、設備故障或安全隱患，并根據分析結果調整任務的優先級和執行順序；二級超級節點與一級超級節點之間進行雙向的數據通信。
17、三級超級節點接收二級超級節點的匯總信息，并基于該信息優化施工現場的整體網絡結構和任務執行策略，該策略包括全局任務調度、資源優化、能耗控制和拓撲調整。
18、進一步的，通信質量差區域需要中繼節點或額外的通信支持，具體內容為：當-70dbm≤信號強度≤-60dbm時，需要1個中繼節點；當-80dbm≤信號強度<-70dbm時，需要2個中繼節點；當信號強度<-80dbm時，需要3個及以上的中繼節點。
19、進一步的，步驟s2中，調整任務分配包括以下內容：
20、超級節點功耗的計算公式為：
21、pi(t)＝α·li(t)+χ·ri(t)+γ·(emax-ei(t))
22、其中，pi(t)表示第i個超級節點在第t時刻的功耗；α表示任務負載對節點功耗的影響程度；χ表示數據傳輸頻率對節點功耗的影響程度；γ表示電池電量對節點功耗的影響程度；li(t)表示第i個超級節點在第t時刻的任務負載；ri(t)表示第i個超級節點在第t時刻的數據傳輸頻率；emax表示節點的最大電池容量，ei(t)表示第i個超級節點在第t時刻的電池電量。
23、根據超級節點的歷史移動軌跡和功耗情況，通過機器學習模型預測節點的未來位置或功耗需求，調整拓撲結構和路由路徑，并根據預設的任務優先級調整數據轉發和任務分配。
24、將計算密集型任務轉移到負載低于該超級節點最大承載能力的50％的節點上。
25、將數據轉發任務分配給信號強度大于-60dbm且帶寬高于1mbps，或延遲小于50ms且丟包率低于1％的節點。
26、當電池電量＜20％時，降低超級節點負載的50％；當20％≤電池電量大于＜50％時，降低超級節點負載的30％；當50％≤電池電量＜80％時，降低超級節點負載的10％。
27、進一步的，步驟s3中，調整傳輸權重包括以下內容：
28、超級節點任務的加權優先級的計算公式為：
29、wi＝aqi+bci+cei...
【技術保護點】
1.基于WAPI技術與MESH網絡的智能化施工現場組網與監測方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于WAPI技術與MESH網絡的智能化施工現場組網與監測方法，其特征在于，步驟S1中，超級節點包括一級超級節點、二級超級節點和三級超級節點；
3.根據權利要求2所述的基于WAPI技術與MESH網絡的智能化施工現場組網與監測方法，其特征在于，一級超級節點用于在施工現場的特定區域內收集現場數據，該數據包括環境參數和施工進度，其中環境參數包括溫度、濕度和氣壓，施工進度包括材料使用量和人員分布，并對該數據進行數據清洗、過濾和格式化的處理；將處理后的數據發送到二級超級節點；
4.根據權利要求2所述的基于WAPI技術與MESH網絡的智能化施工現場組網與監測方法，其特征在于，通信質量差區域需要中繼節點或額外的通信支持，具體內容為：當-70dBm≤信號強度≤-60dBm時，需要1個中繼節點；當-80dBm≤信號強度<-70dBm時，需要2個中繼節點；當信號強度<-80dBm時，需要3個及以上的中繼節點。
5.根據權利要求1所述的
6.根據權利要求1所述的基于WAPI技術與MESH網絡的智能化施工現場組網與監測方法，其特征在于，步驟S3中，調整傳輸權重包括以下內容：
7.根據權利要求1所述的基于WAPI技術與MESH網絡的智能化施工現場組網與監測方法，其特征在于，步驟S4中，評估超級節點的綜合任務成本的計算公式為：
8.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現權利要求1至7中任一項所述基于WAPI技術與MESH網絡的智能化施工現場組網與監測方法的步驟。
9.一種計算機可讀的存儲介質，所述計算機可讀的存儲介質存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器運行時執行所述權利要求1至7中任一項所述的基于WAPI技術與MESH網絡的智能化施工現場組網與監測方法。
...【技術特征摘要】
1.基于wapi技術與mesh網絡的智能化施工現場組網與監測方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于wapi技術與mesh網絡的智能化施工現場組網與監測方法，其特征在于，步驟s1中，超級節點包括一級超級節點、二級超級節點和三級超級節點；
3.根據權利要求2所述的基于wapi技術與mesh網絡的智能化施工現場組網與監測方法，其特征在于，一級超級節點用于在施工現場的特定區域內收集現場數據，該數據包括環境參數和施工進度，其中環境參數包括溫度、濕度和氣壓，施工進度包括材料使用量和人員分布，并對該數據進行數據清洗、過濾和格式化的處理；將處理后的數據發送到二級超級節點；
4.根據權利要求2所述的基于wapi技術與mesh網絡的智能化施工現場組網與監測方法，其特征在于，通信質量差區域需要中繼節點或額外的通信支持，具體內容為：當-70dbm≤信號強度≤-60dbm時，需要1個中繼節點；當-80dbm≤信號強度<-70dbm時，需要2個中繼節點；當信號強度<-80dbm時，需要3個及以...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孔碩穎，韓超，朱磊，孫科，范舟，吳巍，徐洪俊，黃國旺，黎宏武，
申請(專利權)人：國網江蘇省電力工程咨詢有限公司，
類型：發明
國別省市：
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