一种用于环境监测的传感器网络及数据传输方法

本发明提供用于环境监测的传感器网络，包括：一个或多个传感节点、多个路由节点和一个中心节点；所述传感节点用于采集传感数据并将传感数据包发送到多个路由节点；所述路由节点用于接收传感数据包，并为所收到的传感数据包设定延迟转发时间，在该延迟转发时间到达且当前时刻该传感数据包还未被其它路由节点转发的情况下，该路由节点将该传感数据包转发至该路由节点的父节点，所述父节点是中心节点或者其它路由节点；所述延迟转发时间随机选择；所述中心节点用于汇总所述传感数据包。本发明还提供了相应的数据传输方法。本发明有效地解决了网络中“热点”能量消耗过快的问题，从而延长网络寿命。每个传感节点的出度都远大于1，能够杜绝数据丢失。

1.一种用于环境监测的传感器网络，包括：一个或多个传感节点、多个路由节点和一个中心节点；所述传感节点用于采集传感数据并将传感数据包发送到多个路由节点；所述路由节点用于接收传感数据包，并为所收到的传感数据包设定延迟转发时间，在该延迟转发时间到达且当前时刻该传感数据包还未被其它路由节点转发的情况下，该路由节点将该传感数据包转发至该路由节点的父节点，所述父节点是中心节点或者其它路由节点；所述延迟转发时间随机选择；所述中心节点用于接收由所述路由节点转发的传感数据包并汇总所述传感数据包。
2.根据权利要求1所述的用于环境监测的传感器网络，其特征在于，所述延迟转发时间在延迟转发时间区间内随机选择，所述延迟转发时间区间根据路由节点至中心节点的路由成本得出，使得路由成本越大的路由节点的延迟转发时间区间的中心值也越大。
3.根据权利要求1所述的用于环境监测的传感器网络，其特征在于，所述传感节点和路由节点在物理上是分离的。
4.根据权利要求1所述的用于环境监测的传感器网络，其特征在于，所述传感节点和路由节点还包括同步模块，用于在传感器网络中进行时间同步。
5.一种基于权利要求1所述的用于环境监测的传感器网络的数据传输方法，包括下列步骤：1)每个传感节点采集传感数据并将传感数据包发送到多个路由节点；2)各个路由节点根据延迟转发时间路由转发所收到的传感数据包，所述延迟转发时间在延迟转发时间区间内随机确定，所述延迟转发时间区间根据路由节点至中心节点的路由成本得出，以使路由成本越大时延迟转发时间区间的中心值也越大；3)当一个路由节点监听到所收到的一个传感数据包已被其它路由节点转发时，则该路由节点停止在本地转发所述传感数据包。
6.根据权利要求5所述的用于环境监测的传感器网络的数据传输方法，其特征在于，所述步骤1)还包括：每个传感节点以组播的方式向多个路由节点发送传感数据包。
7.根据权利要求5所述的用于环境监测的传感器网络的数据传输方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述延迟转发时间区间的下限值、上限值或者中心值与所述路由成本成正比。
8.根据权利要求5所述的用于环境监测的传感器网络的数据传输方法，其特征在于，对于每个路由节点，所述步骤2)包括下列子步骤：21)建立发送消息队列；22)监听由传感节点发送的传感数据包，将监听到的传感数据包加入所述发送消息队列，发送消息队列中记录该传感数据包的入队时间和延迟转发时间；23)周期性遍历所述发送消息队列，对当前数据包执行下列步骤：231)如果当前时间＞当前数据包的入队时间+当前数据包延迟发送时间，则发送当前数据包；232)如果当前时间＜＝当前数据包的入队时间+当前数据包的延迟发送时间，则跳过该数据包，继续处理下一个数据包。
9.根据权利要求8所述的用于环境监测的传感器网络的数据传输方法，其特征在于，所述步骤21)还包括建立等待确认队列；对于等待确认队列，设定超时阈值并根据该超时阈值记录每个对象的超时次数；所述步骤231)还包括：如果当前数据包需要确认，则发送之后将当前数据包从发送消息队列转入等待确认队列；如果当前数据包不需要确认，则发送之后直接将该数据包从发送消息队列中删除；对于每个路由节点，所述步骤2)还包括：24)周期性遍历所述等待确认队列，对于当前数据包执行下列子步骤：241)如果超时次数＜4，同时当前时间＞上一次超时时刻+超时阈值，则超时次数+1，并且将当前对象(即当前数据包)重新转入发送消息队列；242)如果超时次数＜4，同时当前时间＜＝上一次超时+超时阈值，则跳过该对象，继续处理下一个对象；243)如果超时次数＞4，则广播该数据包，然后将数据包从等待确认队列中删除。
10.根据权利要求9所述的用于环境监测的传感器网络的数据传输方法，其特征在于，所述步骤3)还包括：每个路由节点实时监听网络中其它路由节点所发送的数据包，当监听到一个数据包时，该路由节点遍历本地的发送消息队列和等待确认队列；在遍历过程中，如果在发送消息队列中找到与监听到的包相同的数据包，则将该数据包所对应的对象从发送消息队列中删除；如果在等待确认队列中找到与监听到的包相同的数据包，则将该数据包所对应的对象从等待确认队列中删除；所述传感节点和路由节点都周期性的同步休眠和唤醒，所述用于环境监测的传感器网络的数据传输方法还包括步骤5)：周期性地对各个传感节点和路由节点进行同步时间的修正。