風(fēng)電場(chǎng)無(wú)線自主監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)路由傳輸控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種風(fēng)電場(chǎng)無(wú)線自主監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)路由傳輸控制方法，利用本發(fā)明的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)線自主監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)路由傳輸控制方法，當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓?jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)位于不同的子樹(shù)簇中時(shí)，只要存在滿足路由條件和能量?jī)?chǔ)備要求的鄰節(jié)點(diǎn)，則不必要再經(jīng)過(guò)根節(jié)點(diǎn)（即網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器）進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而直接進(jìn)行跨樹(shù)簇的路由傳輸，有效縮短了路由路徑，減少了路由傳輸延遲，提高了風(fēng)電場(chǎng)無(wú)線自主監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性；并且，本發(fā)明方法還通過(guò)對(duì)鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行能量?jī)?chǔ)備情況判斷，避免了跨樹(shù)簇路由傳輸時(shí)出現(xiàn)因鄰節(jié)點(diǎn)能量?jī)?chǔ)備不足而無(wú)法支持繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)路由傳輸?shù)那闆r發(fā)生，提升了風(fēng)電場(chǎng)無(wú)線自主監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸安全性。
【專利說(shuō)明】風(fēng)電場(chǎng)無(wú)線自主監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)路由傳輸控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種風(fēng)電場(chǎng)無(wú)線自主監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)路由傳輸控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)(也簡(jiǎn)稱為風(fēng)電機(jī))容量的迅猛增加，現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在從百千瓦級(jí)向兆級(jí)發(fā)展，機(jī)械結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，不同部件之間的相互聯(lián)系、耦合也變得更加緊密，一個(gè)部件出現(xiàn)故障，將可能引起整個(gè)發(fā)電過(guò)程中斷。另外，近年來(lái)隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的快速發(fā)展，其技術(shù)的成熟度跟不上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展速度，在媒體上大量出現(xiàn)了關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱、主軸、葉片的損壞，甚至有風(fēng)力發(fā)電機(jī)倒塌的報(bào)道。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是近20年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門新興的交叉性技術(shù)，這是由于近代機(jī)械工業(yè)向機(jī)電一體化的方向發(fā)展，機(jī)械設(shè)備高度的自動(dòng)化、智能化、大型化和復(fù)雜化，在很多情況下都需要確保工作過(guò)程中的安全性與可靠性，因此對(duì)其工作的監(jiān)視日益重要。在這種環(huán)境下，在線監(jiān)測(cè)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)行業(yè)得到了飛速的發(fā)展。國(guó)外在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展得比較成熟，有專門用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)監(jiān)控設(shè)備，例如德國(guó)的普魯夫公司(pruftechnik);在監(jiān)測(cè)服務(wù)方面，國(guó)外有專門的風(fēng)力發(fā)電機(jī)監(jiān)測(cè)服務(wù)公司，例如德國(guó)的flender公司等。而國(guó)內(nèi)由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)行業(yè)本身起步較晚，因此在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)用還處于起步狀態(tài)，大多還停留在布線監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，不僅建設(shè)、維護(hù)成本高，而且存在控制方式單一、監(jiān)測(cè)范圍受限的問(wèn)題。
[0003]無(wú)線通信和嵌入式微傳感器技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(Wireless Sensor Network,縮寫(xiě)為WSN)的崛起。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，應(yīng)用最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就是ZigBee協(xié)議，ZigBee協(xié)議基于IEEE802.15.4無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)制定，包括應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、安全層等，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自組織和自維護(hù)的功能?；赯igBee技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(以下簡(jiǎn)稱ZigBee網(wǎng)絡(luò))已在工業(yè)控制、工業(yè)無(wú)線定位、家庭網(wǎng)絡(luò)、汽車自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、電子消費(fèi)、醫(yī)療設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用。Zigbee網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方向是雙向的，支持3種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分別是星形(Star)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)狀形(Mesh)網(wǎng)絡(luò)和簇樹(shù)(Cluster-Tree)網(wǎng)絡(luò)。其中簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)適用于大型自主網(wǎng)絡(luò)。因此，已有基于簇樹(shù)結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)構(gòu)建風(fēng)電場(chǎng)無(wú)線自主監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控，以解決目前帶線監(jiān)控的建設(shè)維護(hù)成本高、控制方式單一、監(jiān)測(cè)范圍受限等問(wèn)題。但具體研究過(guò)程中卻發(fā)現(xiàn)，目前慣用的簇樹(shù)結(jié)構(gòu)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)難以滿足風(fēng)電場(chǎng)無(wú)線自主監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)應(yīng)用要求。
[0004]目前慣用的簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)采用Cluster-Tree路由協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)路由傳輸，以一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器作為中心的根節(jié)點(diǎn)，與若干個(gè)全功能無(wú)線路由器(Full Functional Device,簡(jiǎn)稱FFD)和精簡(jiǎn)功能無(wú)線路由終端(Reduced Function Device,簡(jiǎn)稱RFD)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)；其中，全功能無(wú)線路由器設(shè)置于簇樹(shù)路由路徑上，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和全功能無(wú)線路由器都具備路由轉(zhuǎn)發(fā)功能；而精簡(jiǎn)功能無(wú)線路由終端設(shè)置于簇樹(shù)路由末端位置，不具備路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，只能連接一個(gè)全功能無(wú)線路由器作為其父節(jié)點(diǎn)，當(dāng)需要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送給其父節(jié)點(diǎn)(即其連接的全功能無(wú)線路由器)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)設(shè)備不需要存儲(chǔ)路由表，按照簇樹(shù)路由地址分配算法為各個(gè)設(shè)備分配對(duì)應(yīng)的路由地址。依照Cluster-Tree路由協(xié)議的簇樹(shù)路由地址分配算法，簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)子節(jié)點(diǎn)的路由地址，都需要依賴于網(wǎng)絡(luò)中作為父節(jié)點(diǎn)存在的協(xié)調(diào)器或全功能無(wú)線路由器來(lái)分配確定；假設(shè)，簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器可以攜帶的最大子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為Cm，全功能無(wú)線路由器可以攜帶的子節(jié)點(diǎn)最大個(gè)數(shù)為Rm，Lm代表簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)的最大路由深度，首先作為簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)中心的根節(jié)點(diǎn)的路由地址為O，若一個(gè)作為父節(jié)點(diǎn)且路有深度為d的全功能無(wú)線路由器為其子節(jié)點(diǎn)分配路由地址，該作為父節(jié)點(diǎn)的全功能無(wú)線路由器的路由地址為Aparait，那么該作為父節(jié)點(diǎn)的全功能無(wú)線路由器的第k個(gè)子節(jié)點(diǎn)的路由地址Ak分配為:
[0005]Ak=Aparent+Cskip (d).(k_l)+l;
[0006]該作為父節(jié)點(diǎn)的全功能無(wú)線路由器所在子樹(shù)簇中第η個(gè)末端節(jié)點(diǎn)的路由地址分配為:
[0007]An = Aparent+Cskip (d).Rm+n ；
[0008]其中，Cskip(d)表示該路有深度為d的全功能無(wú)線路由器作為父節(jié)點(diǎn)時(shí)為其子節(jié)點(diǎn)分配路由地址的地址空間，具體為:
【權(quán)利要求】
1.風(fēng)電場(chǎng)無(wú)線自主監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)路由傳輸控制方法，其特征在于，所述風(fēng)電場(chǎng)無(wú)線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)風(fēng)電機(jī)配備一個(gè)全功能無(wú)線路由器或精簡(jiǎn)功能無(wú)線路由終端，并與一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器構(gòu)成簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)，用以進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)無(wú)線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)路由傳輸；其中，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器作為簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)，并用于與風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；位于簇樹(shù)路由路徑位置的風(fēng)電機(jī)配備全功能無(wú)線路由器，位于簇樹(shù)路由末端位置的風(fēng)電機(jī)配備精簡(jiǎn)功能無(wú)線路由終端；每個(gè)全功能無(wú)線路由器和精簡(jiǎn)功能無(wú)線路由終端分別作為簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)路由節(jié)點(diǎn)，并按照簇樹(shù)路由地址分配算法分配有相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)地址；同時(shí),每個(gè)全功能無(wú)線路由器中還存儲(chǔ)有預(yù)設(shè)的功耗閾值Eth以及各自對(duì)應(yīng)的鄰節(jié)點(diǎn)表，每個(gè)全功能無(wú)線路由器中存儲(chǔ)的鄰節(jié)點(diǎn)表用于記錄其自身周邊位置相鄰的各鄰節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)地址； 所述簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)路由傳輸時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)路由傳輸?shù)哪康墓?jié)點(diǎn)按如下方式進(jìn)行路由傳輸控制: 1)將本路由節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)地址A與目的節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)地址D進(jìn)行比較；若A=D,則判定本路由節(jié)點(diǎn)為目的節(jié)點(diǎn)，接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，跳轉(zhuǎn)至步驟6 ;若A>D，則判定目的節(jié)點(diǎn)為本路由節(jié)點(diǎn)的前輩節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行步驟2 ;若A〈D〈A+Cskip (d)，則判定目的節(jié)點(diǎn)為本路由節(jié)點(diǎn)的后代節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行步驟3 ;若D>A+Cskip (d)，則判定目的節(jié)點(diǎn)在本路由節(jié)點(diǎn)的后代節(jié)點(diǎn)范圍之外，執(zhí)行步驟4 ;其中，d表示在簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)中本路由節(jié)點(diǎn)的后代節(jié)點(diǎn)路由深度，Cskip (d)表示在簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)中本路由節(jié)點(diǎn)的后代節(jié)點(diǎn)按照簇樹(shù)路由地址分配算法所獲得的路由地址分配空間； 2)將數(shù)據(jù)傳輸至本路由節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)至步驟6； 3)將數(shù)據(jù)傳輸至本路由節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)至步驟6； 4)判斷本路由節(jié)點(diǎn)是否為全功能無(wú)線路由器；若本路由節(jié)點(diǎn)為全功能無(wú)線路由器，則執(zhí)行步驟5 ;若本路由節(jié)點(diǎn)為精簡(jiǎn)功能無(wú)線路由終端，則返回執(zhí)行步驟2 ; 5)查詢本路由節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)表，將本路由節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行比較判斷；具體為: 51)從本路由節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)表中提取一個(gè)尚未與目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行比較的鄰節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前的比較對(duì)象鄰節(jié)點(diǎn)，記當(dāng)前的比較對(duì)象鄰節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)地址為AneighbOT，繼續(xù)執(zhí)行步驟52 ； 52)將當(dāng)前的比較對(duì)象鄰節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)地址Aneighto與目的節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)地址D進(jìn)行比較；若AneighbOT=D，則判定當(dāng)前的比較對(duì)象鄰節(jié)點(diǎn)為目的節(jié)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)傳輸至當(dāng)前的比較對(duì)象鄰節(jié)點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)至步驟 6 ;若 Aneighbor>D 或者 AMighbOT〈D〈AMighbOT+Cskip (dneighbor)，則執(zhí)行步驟 53 ;若D>Aneighbor+Cskip (dneighbor)，則執(zhí)行步驟 54 ； 53)本路由節(jié)點(diǎn)通過(guò)與當(dāng)前的比較對(duì)象鄰節(jié)點(diǎn)通信，獲取當(dāng)前的比較對(duì)象鄰節(jié)點(diǎn)的路由供電電池的初始電量Etl和當(dāng)前電量EMighbOT，并計(jì)算當(dāng)前的比較對(duì)象鄰節(jié)點(diǎn)的路由傳輸功耗系數(shù)E

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)線自主監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)路由傳輸控制方法，其特征在于，所述簇樹(shù)路由地址分配算法為Cluster-Tree簇樹(shù)路由地址分配算法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)線自主監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)路由傳輸控制方法，其特征在于，所述功耗閾值Eth的取值范圍為_(kāi)7dbmW ( Eth ( 4dbmW。
【文檔編號(hào)】H04W84/18GK103442403SQ201310424692
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】王磊, 宋永端, 王弼堃, 陳柳, 王玉興 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)