一種非均勻分簇多跳能耗均衡性無(wú)線測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及水產(chǎn)養(yǎng)殖中溶解氧濃度的測(cè)量領(lǐng)域，尤其是一種非均勻分簇多跳 能耗均衡性無(wú)線測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了延長(zhǎng)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的有效生命周期，一般采用低功耗自適應(yīng)分群分層協(xié)議 (low energy adaptive clustering hierarchy,LEACH) oLEACH協(xié)議中所有節(jié)點(diǎn)輪流充當(dāng) 簇首，簇首把本簇內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)融合后W單跳方式發(fā)送給基站。當(dāng)測(cè)量范圍較近時(shí) (簇首與基站通信距離小于
efs為自由空間傳輸參數(shù)，emp為多路徑衰減傳輸參數(shù)， do表示無(wú)線通信距離），采用Friss自由空間模型（Friss Free Space Model),傳播能量損 失與do2成正比；當(dāng)測(cè)量范圍廣時(shí)(大于do)，信道采用多路徑損耗模型，傳播能量損失與do4成 正比。遠(yuǎn)距離通信的簇首能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于近距離通信簇首能耗，容易引起距離基站遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn) 提前死亡。并且測(cè)量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)一般采用裡電池供電，頻繁單個(gè)更換測(cè)量節(jié)點(diǎn)裡電池使人力 成本浪費(fèi)嚴(yán)重。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提出一種非均勻分簇多跳能耗均衡性無(wú)線測(cè)量 裝置，在低功耗自適應(yīng)分群分層協(xié)議的無(wú)線測(cè)量網(wǎng)絡(luò)中采用非均勻分簇，解決能耗不均勻 等問(wèn)題，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。
[0004] 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：一種非均勻分簇多跳能耗均衡性無(wú)線測(cè)量裝 置，包括微處理器;所述的微處理器包括A/D接口、FLASH接口 W及RF射頻天線;所述的調(diào)理 電路的輸出端與A/D接口相連接;微處理器通過(guò)RF射頻天線傳輸數(shù)據(jù);所述的調(diào)理電路與微 處理器由裡電池供電；所述的調(diào)理電路的輸入端連接溶解氧傳感器;所述的FLASH接口輸入 端連接系統(tǒng)時(shí)鐘電路;所述的溶解氧傳感器輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理電路放大后輸入微處 理器的A/D接口，微處理器讀取信號(hào)并處理后在規(guī)定時(shí)隙內(nèi)向簇首發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0005] 本實(shí)用新型的目的是在水產(chǎn)養(yǎng)殖溶解氧濃度的無(wú)線測(cè)量中，通過(guò)對(duì)LEACH無(wú)線通 信協(xié)議中均勻分簇的優(yōu)化，依據(jù)無(wú)線通信傳輸距離的遠(yuǎn)近，對(duì)遠(yuǎn)距離簇首向基站傳送數(shù)據(jù) 采用多跳通信，促使各通信節(jié)點(diǎn)能耗更加均衡化，達(dá)到延長(zhǎng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)有效生命周期的 目的。
[0006] 本實(shí)用新型的有益效果是：
[0007] 1、通過(guò)非均勻分簇使遠(yuǎn)近距離簇首能耗更加均衡，避免了少數(shù)節(jié)點(diǎn)提前死亡，延 長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)有效生命周期；
[000引2、通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)距離簇首采取多跳路由向基站傳送數(shù)據(jù)，避免了信道采用多路徑損耗 模型(傳播能量損失與do2成正比）；使所有節(jié)點(diǎn)通信都采用自由空間模型(傳播能量損失與 do2成正比）。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0010] 圖1是本實(shí)用新型測(cè)量節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0011] 圖2a)和b)是非均勻分簇單跳和多跳示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。運(yùn)些附圖均為簡(jiǎn) 化的示意圖，僅W示意方式說(shuō)明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān) 的構(gòu)成。
[0013] 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，水體溶解氧濃度傳感器型號(hào):YDC-100,輸出電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào) 理電路放大后輸入微處理器CC2430的A/D輸入端口，微處理器讀取信號(hào)并處理后在規(guī)定時(shí) 隙內(nèi)向簇首發(fā)送數(shù)據(jù)。測(cè)量節(jié)點(diǎn)通過(guò)裡電池 (CR1108)供電。CPU采用CC2430微處理器，無(wú)線 通信協(xié)議采用低能量自適應(yīng)分群分層協(xié)議(LEACH)。
[0014] 在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中功率損耗表示如下：
[001引其中Etx表示節(jié)點(diǎn)發(fā)送k比特?cái)?shù)據(jù)功耗，Erx表示接收k比特?cái)?shù)據(jù)功耗，Eelec(k)表示發(fā) 射化k特?cái)?shù)據(jù)發(fā)射電路功耗，Eampk表示發(fā)射化k特?cái)?shù)據(jù)時(shí)功率放大電路功耗，Eelec表示發(fā)射或 接收每比特?cái)?shù)據(jù)發(fā)射和接收電路功耗，efs為自由空間傳輸參數(shù)，emp為多路徑衰減傳輸參 數(shù)，do表示無(wú)線通信距離。在水產(chǎn)養(yǎng)殖溶解氧濃度測(cè)量中距離基站(采用固定電源供電）遠(yuǎn) 的簇首(距離大于do)向基站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于靠近基站的簇首，在均勻分簇時(shí)， 不同簇首在簇內(nèi)的能耗基本一致，但距離基站的遠(yuǎn)近通信能耗相差很大，遠(yuǎn)距離簇首容易 提前死亡。
[0019] 如圖2所示，無(wú)線通信協(xié)議中采用非均勻分簇，距離基站近的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)量較少， 距離基站遠(yuǎn)的簇節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多。為了避免遠(yuǎn)距離(大于do)簇首向基站發(fā)送數(shù)據(jù)采用多路徑 損耗模型(能耗大），當(dāng)簇2的簇首接受完簇內(nèi)測(cè)量節(jié)點(diǎn)的發(fā)送數(shù)據(jù)并融合后，先向靠近基站 的簇1的簇首發(fā)送數(shù)據(jù)，簇1的簇首再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給基站。如果水產(chǎn)養(yǎng)殖池面積很大，可W采 用多次轉(zhuǎn)發(fā)，保證通信距離小于do,采用自由空間模型（能耗小）。但如果采用均勻分簇，貝U 簇1的簇首能耗太大，易提前失效，為此采用非均勻分簇，如圖2中簇1只有7個(gè)節(jié)點(diǎn)，簇2有9 個(gè)節(jié)點(diǎn)，簇1的節(jié)點(diǎn)相對(duì)較少，則簇首在簇內(nèi)數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)融合的能耗也相應(yīng)減少，彌補(bǔ) 了轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的損耗。達(dá)到了整個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能耗的相對(duì)均衡。同時(shí)由于避免了多路 徑損耗模型傳送數(shù)據(jù)，整個(gè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的能耗也降低。
[0020] W上說(shuō)明書(shū)中描述的只是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，各種舉例說(shuō)明不對(duì)本實(shí)用 新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容構(gòu)成限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀了說(shuō)明書(shū)后可W對(duì)W前所 述的【具體實(shí)施方式】做修改或變形，而不背離實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種非均勻分簇多跳能耗均衡性無(wú)線測(cè)量裝置，其特征在于:包括微處理器和調(diào)理 電路;所述的微處理器包括A/D接口、FLASH接口以及RF射頻天線;所述的調(diào)理電路的輸出端 與A/D接口相連接;微處理器通過(guò)RF射頻天線傳輸數(shù)據(jù);所述的調(diào)理電路與微處理器由鋰電 池供電;所述的調(diào)理電路的輸入端連接溶解氧傳感器;所述的FLASH接口輸入端連接系統(tǒng)時(shí) 鐘電路;所述的溶解氧傳感器輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理電路放大后輸入微處理器的A/D接 口，微處理器讀取信號(hào)并處理后在規(guī)定時(shí)隙內(nèi)向簇首發(fā)送數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種非均勻分簇多跳能耗均衡性無(wú)線測(cè)量裝置，采用非均勻分簇和多跳路由相結(jié)合的方法，距離基站較近的簇選取節(jié)點(diǎn)數(shù)目相對(duì)較少，使簇首在簇內(nèi)通信消耗相對(duì)較少的能量，更多的能量轉(zhuǎn)發(fā)遠(yuǎn)距離簇首的傳送數(shù)據(jù)到基站。本實(shí)用新型的目的是在水產(chǎn)養(yǎng)殖溶解氧濃度的無(wú)線測(cè)量中，通過(guò)對(duì)LEACH無(wú)線通信協(xié)議中均勻分簇的優(yōu)化，依據(jù)無(wú)線通信傳輸距離的遠(yuǎn)近，對(duì)遠(yuǎn)距離簇首向基站傳送數(shù)據(jù)采用多跳通信，促使各通信節(jié)點(diǎn)能耗更加均衡化，達(dá)到延長(zhǎng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)有效生命周期的效果。
【IPC分類】H04W40/20, H04W84/18, G08C17/02, H04W40/10
【公開(kāi)號(hào)】CN205283829
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520932339
【發(fā)明人】蔣建明, 朱正偉, 范偉偉
【申請(qǐng)人】常州大學(xué)懷德學(xué)院
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年11月19日