一種事件驅動的隨態自適應的傳感器組織方法

一種事件驅動的隨態自適應的傳感器組織方法
【專利摘要】本發明公開了一種事件驅動的隨態自適應的傳感器組織方法。本方法為：1）建立一事件多模響應模型，將事件劃分為多個級別；2）當一節點采集數據位于某級別事件對應的采樣值區間時，構造一事件消息并將其廣播到物聯網中；3）其他節點接收到該事件消息后，判斷本地是否已緩存在該事件消息；如果是，則忽略該消息，否則將其緩存在本地并確定自己的響應級別及上報頻率，同時將本節點標識與地址添加到消息路徑列表后繼續廣播；4）根據節點的級別構建層化多叉樹結構，對該事件構建一完整鏈路；5）完整鏈路中的節點根據其響應級別對應的數據上報頻率將該事件的數據向上一級節點發送，直到sink節點。本發明實現節點的多模響應和網絡的快速組織。
【專利說明】一種事件驅動的隨態自適應的傳感器組織方法【技術領域】
[0001]本發明屬于傳感器網、物聯網【技術領域】，涉及一種隨態自適應的傳感器網自組處理方法，尤其涉及一種事件驅動的隨態自適應的傳感器組織方法，在環境監測、消防、安全監控等領域有積極的應用價值。
【背景技術】
[0002]“感知世界”是當前物聯網核心應用價值之一。結合海量先進傳感器、新一代高速網絡等手段，物聯網在安全管理與應急處置方面發揮了越來越重要的作用。因此，如何在物聯網背景下組織海量異構傳感器實現有效的態勢感知成為當前跨傳感器與物聯網研究領域的熱點問題。“事件”是安全管理與應急處置工作的核心對象，由于物聯網環境自身特點，事件呈現出高度的動態性、信息海量性、響應多模多態性與并發性。這一特點催生了物聯網環境下隨態自適應的傳感器網智能組織與協同需求。
[0003]傳感器組織與協同技術在當前物聯網背景下的安全管理與應急處置工作發揮著越來越重要的作用。然而，物聯網環境在硬件規模、控制機制與檢測事件對象等方面與傳統的傳感器網絡相比呈現出巨大的差異性。首先，物聯網通過海量異構傳感器的共同協作實現多樣、并發事件的感知與監控。其次，在物聯網環境下的事件感知活動中，事件通常具有更復雜的行為與表征。在多數情況下事件具有高度的空間位置變化性、表征時間動態性以及并發性。同時，在相對應的應急處置工作中，對事件檢測活動中的虛假警識別、事件空間位置定位/跟蹤、事態影響/擴散區域判別以及多事件耦合等方面對數據交換與融合提出更高要求。因此，與傳統的傳感器網絡相比物聯網下傳感器網絡呈現以下的新技術發展需求:
[0004]?在物聯網環境下，傳感器具有鮮明的異構性，不同類型的傳感器自身硬件與控制機制的差異性導致控制網絡整體在異構數據交換、非一致性時序統一組織、異粒度泛化融合等方面提出新的要求；
[0005]?在物聯網環境下，數據具有高度的海量性，為滿足安全管理與應急處置工作的及時性與針對性要求，數據處理活動需要緊緊圍繞事件開展數據采集、匯聚、信息提取以及相關的分析。因此在網絡組織的過程中，需要“以事件為中心”而非傳統的“以數據為中心”實現控制網絡中節點拓撲關系的確立，同時，確定節點與事件的多態關系，以此為基礎實現“非均勻量化”的數據交換機制以保證網絡整體Qos性能；
[0006]?在物聯網環境下，事件具有高度的表征擴散非均勻性、時空動態性、多樣性與并發性，因此，一方面需要控制網絡節點間的拓撲關系能夠快速適應這一非均勻擴展事件的時空動態變，隨態實現節點的宏觀歸約組織與微觀優化。同時，控制網絡中的拓撲關系之間需要建立層疊關系，滿足多樣事件有效監控的同時，消除層疊關系引起的數據交換混亂；
[0007].在物聯網環境下，事件處置工作具有較高的多模智能化要求。在物聯網環境下，相關系統圍繞事件的等級開展處置工作。事件等級的不同觸發的響應機制。同時，針對不同等級的事件，底層傳感器觸發約束、數據交換、匯聚、融合的模式也存在動態性。在工作開展過程中，需要根據事件等級以及周邊環境等因素調整拓撲關系的組織；
[0008]物聯網因其自身特點對傳感器網絡在網絡組織等方面提出了較高的要求。然而，由于傳統傳感器網絡研究中，以數據交換的能耗管理為基礎，在鏈路層中實現拓撲關系的組織。針對物聯網背景下新的發展需求存在以下不足:
[0009].傳統傳感器網絡中，網絡以同構節點構成，數據采集、匯聚、融合與交換等活動中，各個節點具有相同的組織與控制機制，無法適應物聯網環境下多元控制網絡統一組織的要求；
[0010]?傳統的傳感器網絡中，簇的形成依賴于傳感器之間的網絡跳轉或空間位置關系，網絡拓撲關系缺乏對事件的適應性與靈活性，簇與事件之間不能建立有效的映射關系，節點與事件之間的多態關系被忽略。拓撲關系一旦確定，參與節點形成單態網絡，缺乏整體的QoS的有效支持。同時，簇自身不能根據事件的響應級別動態調整結構與規模；
[0011].傳統的傳感器網絡中，事件是孤立的，節點被認為與單一事件之間構成源一激勵關系，在自組網邊界確立過程中，通過簡單的碰撞檢測實現節點的“歸一”處理。從分組拓撲的角度出發，控制網絡整體形成扁平化的組織架構。在數據匯聚過程中，源一激勵關系被簡化為單調唯一的映射，這就導致傳感器網絡整體對多樣、并發事件適應性較差；
[0012].傳統傳感器網絡中，事件被當做單一模式的對象，基于這一原則，節點根據閾值對比的歸一處理實現節點過濾。參與數據交換的節點具有對等關系，網絡整體在適應過程中具有一致性的趨向，不能針對事件變遷做局部優化；同時，也不能根據事件響應模式的不同自適應地調整優化約束條件，更無法滿足大規模的設備協同。
[0013]在以數據位中心的環境中，從能量高效的角度出發，鏈路層中的拓撲關系是網絡自組的基本研究對象。在拓撲關系內部的節點具同構、單態、均一的性質，網絡結構以“扁平”模型為基礎。而在以事件為中心的應用環境中。事件具有高并發、高動態以及多模響應的特點。節點根據其與事件的響應關系確定拓撲關系與數據交換的約束限制。同時，多事件導致網絡中存在層疊的拓撲關系。這就導致傳統的網絡組織技術適應性較差的問題。

【發明內容】

[0014]針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的在于提供一種事件驅動的隨態自適應的傳感器組織方法。本發明從邏輯鏈路的角度出發，在加權層化網絡模型的基礎上，對節點拓撲關系的建立、優化等問題提供解決方法，這一網絡模型基本組織結構如圖1所示:
[0015]本發明突破傳統傳感器網中以數據為中心的原則的組織與協同，結合物聯網環境特點，以事件為中心，實現傳感器網的對事件隨態自適應的快速組織。通過這一技術滿足物聯網中安全管理與應急處置的基本需求。
[0016]本發明的技術方案為:
[0017]一種事件驅動的隨態自適應的傳感器組織方法，其步驟為:
[0018]I)建立一事件多模響應模型，該事件多模響應模型中將事件劃分為多個級別，每一級別對應一采樣取值區間和一數據上報頻率；
[0019]2)物聯網各傳感器節點按照該事件多模響應模型進行數據采集，當一傳感器節點采集數據位于某級別事件對應的采樣值區間時，該傳感器節點構造一事件消息并將其廣播到物聯網中；該傳感器節點稱為該事件的初始節點，其響應級別為該事件的級別；[0020]3)物聯網中其他傳感器節點接收到該事件消息后，判斷本地是否已緩存在該事件消息；如果是，則忽略該事件消息，否則將該事件消息緩存在本地并根據當前采集數據確定自己的響應級別及對應的數據上報頻率，同時將本節點標識與地址添加到消息路徑列表后將該消息繼續廣播到其他傳感器節點；
[0021]4)物聯網根據傳感器節點的級別構建層化多叉樹結構，同一級別的傳感器節點位于同一層；同時對該事件構建一由初始節點至sink節點的完整鏈路；
[0022]5)完整鏈路中的傳感器節點根據其響應級別對應的數據上報頻率將該事件的數據向上一級傳感器節點發送，直到sink節點。
[0023]進一步的，所述完整鏈路的建立方法為:層化多叉樹結構中的下游節點根據與上游節點的歐拉距離，選擇上一層傳感器節點中與自己距離最小的傳感器節點作為自己的上游節點建立連接關系，對該事件構建一由初始節點至sink節點、包括多個不同級別的傳感器節點的完整鏈路。
[0024]進一步的，所述事件多模響應模型為Event ；Event= {ET,Tig, MsgSch, (Ri|i=l, 2,......η}},
其中:
[0025]ET表示事件的基本類型；
[0026]Tig為事件觸發，定義當前傳感器節點采樣數據觸發閾值，當采樣數據超過閾值后，觸發事件響應操作；
[0027]MsgSch為事件數據融合定義schema, schema由一個三兀組構成:schema= {dataType,dataName, dataTime};其中，dataType為采樣數據的取值類型，dataName為采樣數據的名稱，dataTime為采樣數據時間；
[0028]Ri為傳感器節點響應級別對應的操作，根據不同的事件級定義傳感器數據閾值區間；Ri= {responseLevel, rangeMin, rangeMax, datafrequency}，其中，responseLevel 為當前響應級別；rangeMin為當前響應級別采樣數據所對應的區間下限；rangeMax為當前響應級別采樣數據所對應的區間上限；datafrequency為當前響應級別下,傳感器節點的數據上報頻率。
[0029]進一步的，每一所述傳感器節點由一個九元組構成:sensorNode={ID, addr, MC,MF, EC, MB, MR, RC, DC};其中:
[0030]ID為當前傳感器標識；
[0031]addr為傳感器地址，包括傳感器節點的網絡地址和空間地址；
[0032]EC為傳感器節點的事件捕捉器，根據Tig的事件觸發定義，識別當前采集的數據，然后轉換或識別為對應的事件；
[0033]MF為傳感器節點消息過濾器，處理傳感器節點廣播的路由信息；
[0034]MC為消息緩存，用于緩存傳感器節點之間交換的消息；
[0035]MB為消息廣播器，將傳感器節點識別確認的事件消息廣播發送給其他傳感器節
占.[0036]MR為消息接收器，用于偵聽、接收其他傳感器節點發送的事件消息，同時利用事件消息在不同的節點之間建立層化的鏈路關系；
[0037]RC為響應級別協調器，sink節點通過響應級別協調器，交換響應級別的Qos保障信息，協調不同級別的傳感器節點數據交換的頻率；[0038]DC為傳感器節點的數據緩存，用于緩存下游節點和本節點采集的數據。
[0039]進一步的，當傳感器節點在采樣過程中自身響應等級變化后，如果該傳感器節點為非初始節點，則該傳感器節點向所在完整鏈路的上游節點發送更新請求；上游節點收到該更新請求后在自己的子節點列表中刪除該傳感器節點位置；而后，該傳感器節點向初始發送更新請求；初始節點根據該傳感器節點的當前響應等級，確定該傳感器節點所在層次后，從該層次的上一層次中提取歐拉距離最近的傳感器節點作為其上游節點；然后該傳感器節點向該上游節點發送鏈路路由請求信息，然后該傳感器節點逐層通知自己的下游節點，使其根據自己的響應等級重新建立自身的鏈路關系。
[0040]進一步的，所述更新請求為routeRefeshMsg={ID, nodeID, evtID, newResponsLevel,oldResponsLevel, timestamp, sampleValue},其中:ID 為當前消息標識；nodeID為當前節點標識；evtID為當前消息對應的事件標識；newResponsLevel為當前節點的需要更新響應等級；oldResponsLevel為當前節點的響應等級；Timestamp為請求時間戳；sampleValue為當前請求對應的采樣取值。
[0041]進一步的，所述事件消息為msg={ID, LinkPathInfo, sponsorNode, createTime, evtValue};其中:ID為消息標識；LinkPathInfo為由層化多叉樹構成的消息路由；sponsorNode為創建事件消息的初始節點信息KreateTime為事件消息創建的時間pvtValue為事件消息創建時，傳感器節點的采樣取值。
[0042]進一步的，所述傳感器節點對接收的事件消息進行消息碰撞檢測，其方法為:計算當前事件消息發送節點與傳感器節點所緩存全部消息鏈路路由樹中的sink節點歐拉距離，如果歐拉距離之和大于設定閾值，則確定當前消息與緩存的消息存在碰撞關系，放棄該事件消息；否則將其作為一個新的事件消息放入緩存中。
[0043]進一步的，所述傳感器節點根據接收的事件消息進行節點碰撞檢測，其方法為:提取當前消息中的初始節點信息；計算傳感器節點與初始節點的歐拉距離；然后判斷該歐拉距離是否小于設定閾值，如果是，則緩存該事件消息并將其進一步廣播，否則拒絕緩存該事件消息且停止繼續廣播。
[0044]進一步的，該事件的數據的數據格式為:dataMessage={ID, nodeID, evtID,responseLevel, frequency, value, timeStamp};其中:ID 為當前數據交換消息標識；nodeID為當前交換節點標識；evtID為當前事件標識;responseLevel為當前節點事件響應等級；frequency為當前節點數據交換頻率信息；value為采樣值；timeStamp為當前采樣值的時間。
[0045]與現有技術相比，本發明的積極效果為:
[0046]1.多元異構傳感器網絡是當前物聯網應用于發展的基礎；事件驅動的隨態自適應傳感器網自組是物聯網相關應用系統的重要環節。通過這一環節，一方面能夠充分發揮物聯網“感知世界”的核心價值體現，促進信息技術對生產生活發揮更大的作用；另一方面，能夠促進相關數據處理、智能處置等領域研究與應用工作的發展；
[0047]2.本發明提出一種隨態自適應的傳感器網絡組織技術，這一技術利用事件模型實現傳感器節點的多模響應，在這一基礎上利用消息交換實現網絡的快速組織。在這一過程中，首先利用電子信號擴散速度遠遠大于自然環境信號擴散的特點，利用廣播手段實現事件覆蓋地區相關節點的快速通知；同時，利用碰撞檢測方法消除重復性的網絡傳播負載。在監控過程利用層化多叉鏈路路由樹實現全局層化網絡的統一組織與鏈路關系的維護。最后，通過Qos保證的方法實現數據質量分組，滿足實時高精度觀測的要求；
[0048]3.基于某廠礦一氧化碳濃度檢測的實驗表明，系統在傳感器網絡組織的過程中效率提高5.2% ;數據交換量減少了 22% ;數據整體質量提高了 30.5%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]圖1.加權層化網絡結構示意圖；
[0050]圖2總體技術框架圖示意圖；
[0051]圖3節點事件響應流程示意圖；
[0052]圖4層化鏈路路由樹結構示意圖；
[0053]圖5碰撞檢測示意圖；
[0054](a)事件碰撞檢測示意圖，(b)節點碰撞檢測示意圖；
[0055]圖6事件接收與檢測流程示意圖；
[0056]圖7路由構造與網絡組織示意圖；
[0057]圖8網絡自適應調整示意圖。
【具體實施方式】
[0058]針對當前物聯網環境下海量傳感器有效組織的技術需求，本發明從邏輯鏈路層的角度出發，以加權層次網絡模型構成“事件為中心”的傳感器網絡隨態自適應組織與協同的基礎。通過這一網絡模型實現節點事件驅動的協同觀測。在這一基礎上。以事件多模響應模型構成事件驅動的傳感器網隨態自適應機制基礎。通過事件多模響應模型，確定事件對自組激勵行為，實現節點對事件激勵的多模響應、碰撞檢測、異構數據融合等。在這一模型的基礎上，結合節點的空間位置關系自適應的實現網絡快速自組。同時，根據圖論有關方法實現網絡的優化與節點加權。在利用自組網絡實現數據交換與傳輸的過程中，根據加權控制節點數據交換Qos。同時，利用反饋神經網絡(NN)識別事件時空變化，協調自組網的規模與范圍。實現事件驅動的隨態變遷。圖2中展示了本發明的總體技術框架。
[0059]本發明的具體技術方案如下:
[0060]事件多模響應模型
[0061]事件多模響應模型是隨態自適應網絡組織的基礎，利用事件模型實現網絡整體響應行為的定義與刻畫。與傳統的傳感器網絡環境不同，物聯網環境下的事件具有多態多模的特點。因此事件模型在事件識別/響應行為刻畫、異構數據融合操作呈現出鮮明的高階性、協同性、實時性、時序性等特點。針對這一特點，在本發明中定義首先對物聯網環境下多態多模事件進行整體建模，利用這一模型實現事件驅動的異構傳感器網絡隨態自組。事件模型定義如下:
[0062]Event= {ET, Tig, MsgSch, (Ri | i=l, 2,......η}},其中:
[0063]ET表示事件的基本類型；
[0064]Tig為事件觸發定義，Tig中定義當前傳感器節點采樣數據觸發閾值，當采樣數據超過這一閾值后，觸發后續的事件響應操作，完成事件的捕捉、識別與觀測等操作；
[0065]MsgSch為事件數據融合schema定義,利用這一定義實現異構傳感器數據的格式統一與融合；這一 schema 由一個三兀組構成:schema= {dataType, dataName, dataTime};其中:
[0066]dataType為采樣數據的取值類型定義；
[0067]dataName為采樣數據的名稱；
[0068]dataTime為采樣數據時間
[0069]Ri為節點響應級別對應的操作定義。在這一定義中根據不同的事件級定義傳感器數據閾值區間。利用不同的閾值區間確定不同等級事件網絡組織行為、節點加權與動態Qos Ri= {responseLevel, rangeMin, rangeMax, datafrequency}，$中:
[0070]responseLevel為當前響應級別的定義；
[0071]rangeMin為當前響應級別采樣數據所對應的區間下限；
[0072]rangeMax為當前響應級別采樣數據所對應的區間上限；
[0073]datafrequency為當前響應級別下,本傳感器節點數據上報的頻率定義；
[0074]在傳感器捕捉到事件后，根據當前采樣數據的取值與響應級別的區間定義對比，確定本節點對事件的響應級別；根據這一響應級別，本節點根據指定的數據上報頻率上報采集的數據；
[0075]這一事件多模響應模型中，定義了事件捕捉的閾值信息，根據這一閾值信息，傳感器節點實現事件的捕捉與識別。在完成事件識別后，傳感器根據響應級別定義確定當前節點的響應級別并實現后續的數據采集、交換等操作；
[0076]事件驅動的自激勵傳感器節點
[0077]傳感器節點由一個九元組構成:
[0078]sensorNode={ID, addr, MC, MF, EC, MB, MR, RC, DC},其中:
[0079]ID為當前傳感器標識，這一標識在全局是唯一的，通過這一標識識別傳感器身份；
[0080]addr為傳感器地址，通過這一地址實現傳感器的尋址、訪問與操作；其定義為:addr= {IP, location};其中:
[0081]IP為傳感器節點的網絡地址；
[0082]Location為傳感器的空間地址；
[0083]EC為傳感器節點的事件捕捉器。這一捕捉器根據多模響應模型中的Tig的觸發定義，識別當前采集的數據，然后轉換或識別為對應的事件；
[0084]MF為傳感器節點消息過濾器，通過這一過濾器處理傳感器廣播的路由信息；
[0085]MC為消息緩存，傳感器之間交換的消息被緩存在這一消息緩存中，通過消息緩存中的消息，實現傳感器之間的事件碰撞檢測；
[0086]MB為消息廣播器，傳感器在捕捉到事件后，經過識別確認，將這一消息通過消息廣播器發送給網絡中的其他節點；
[0087]MR為消息接收器，在網絡中傳感器偵聽、接收其他節點發送的事件消息，這一經過與消息緩存MC中的消息進行對比后，進行轉發或者攔截；同時，利用這一消息在不同的節點之間建立層化的鏈路關系；
[0088]RC為響應級別協調器，在系統中sink節點會通過響應級別協調器，交換響應級別的Qos保障信息，通過這一信息協調不同級別的傳感器節點數據交換的頻率；
[0089]DC為傳感器節點的數據緩存，在層化網絡中，多個傳感器節點根據響應級別構成一個鏈路，根據響應等級，響應級別較低的節點會將數據發送給響應級別較高的節點。
[0090]事件的發現與事件信息的創建
[0091]在整個網絡中，傳感器節點采集所轄范圍內對象指標的數據。根據發現事件的先后順序，第一個發現事件的節點稱為初始節點(sponsorNode);在采集過程中會將采樣數據與本地EC中事件模型的響應觸發設置取值進行對比。一旦當前采樣取值超過閾值設置滿足觸發條件后，節點為當前事件構造事件消息，并通過消息廣播器MB通過廣播的形式發送給網絡中的其他節點；
[0092]當傳感器節點接收到這一事件消息后，將其與本地緩存MC中的事件隊列進行對t匕，如果當前事件消息已經被緩存在本地消息緩存MC中，則忽略當前事件消息；如果當前事件消息未被緩存在本地消息緩存中，則將這一消息緩存在本地消息緩存MC中，同時，將本節點標識與地址添加到消息路徑列表中后將這一消息通過消息廣播器MB繼續廣播到其他節點中；
[0093]在對事件的持續觀測過 程中，節點通常根據所處空間位置與事件的關系陸續采集到事件的信號。這時，節點會首先將這一信號與本地消息緩存中的事件消息進行對比，而后根據事件響應級別確定當前網絡中，本節點的層次；根據當前消息中的路徑信息將本地采集數據發送給處于路徑上一級別對應的節點；多個不同級別的節點之間構成一個完整鏈路；
[0094]在事件的發展過程中，事件的空間位置會發生改變。節點的響應級別會因為采樣數值的波動而變化，當一個節點的響應級別發生變化時，其會首先通知自己所在鏈路的上下游節點，同時，根據自己的響應級別在當前鏈路中重新接入到合理的位置；這一基本過程如圖3所示:
[0095]在這一過程中，事件消息是傳感器節點之間信息交換、事件碰撞檢測、鏈路組織的依據。這一消息由一個八元組構成:
[0096]msg={ID, LinkPathInfo, sponsorNode, createTime, evtValue}
[0097]ID為消息標識，這一標識在全局范圍內是唯一的，由最先捕捉發現事件的節點創建。在傳感器節點中通過這一標識，在本地消息緩存中緩存消息對象；
[0098]LinkPathInfo為消息路由。這一消息路由由一個層化多叉樹構成:LinkInfoPath={IinkNode}
[0099]IinkNode= {sensorNode, responseLevel, evetCatchVal, childNodes};其中:
[0100]sensorNode:為當前層化鏈路路由樹對應的傳感器節點信息，
[0101]sensorNode= {ID, addr}；
[0102]ID為當前傳感器節點標識；
[0103]addr為當前傳感器節點的地址信息；這一定義與前述傳感器節點定義一致,這里不再贅述；
[0104]responseLevel:為當前傳感器節點的響應級別信息,這一響應級別根據當前傳感器節點采樣取值與區間對比獲得；
[0105]eventCatchVal:為當前傳感器節點識別事件時的采樣取值；
[0106]childNodes:為當前節點的子節點集合:
[0107]childeNodes= {linkNodei | j=!, 2,.....η}[0108]sponsorNode:為創建本事件信息的初始節點信息；
[0109]createTime:為事件信息創建的時間；
[0110]evtValue:為本事件信息創建時，節點釆樣取值；
[0111]當一個傳感器節點首先發現一個事件后，其會構造事件消息，并將這一消息廣播到傳感器網絡中。這一消息中通過IinkPathInfo來記錄消息傳播的路徑。在對事件的觀測過程中，這一消息路由被用來當作鏈路路由，消息路由由一個層次化的多叉樹構成，這一多叉樹的每一個層次對應一個響應級別。當前響應級別的節點路由信息被放置在對應的同一個層次中。不同層次間的節點之間構成鏈路的上下游關系。下游節點根據與上游節點的歐拉距離，選擇距離最小的節點作為自己的上游節點建立連接關系。這一層化鏈路路由樹如圖4所示
[0112]事件的發現與消息構造、廣播過程如下所示:
[0113]
【權利要求】
1.一種事件驅動的隨態自適應的傳感器組織方法，其步驟為: 1)建立一事件多模響應模型，該事件多模響應模型中將事件劃分為多個級別，每一級別對應一采樣取值區間和一數據上報頻率； 2)物聯網各傳感器節點按照該事件多模響應模型進行數據采集，當一傳感器節點采集數據位于某級別事件對應的采樣值區間時，該傳感器節點構造一事件消息并將其廣播到物聯網中；該傳感器節點稱為該事件的初始節點，其響應級別為該事件的級別； 3)物聯網中其他傳感器節點接收到該事件消息后，判斷本地是否已緩存在該事件消息；如果是，則忽略該事件消息，否則將該事件消息緩存在本地并根據當前采集數據確定自己的響應級別及對應的數據上報頻率，同時將本節點標識與地址添加到消息路徑列表后將該消息繼續廣播到其他傳感器節點； 4)物聯網根據傳感器節點的級別構建層化多叉樹結構，同一級別的傳感器節點位于同一層；同時對該事件構建一由初始節點至sink節點的完整鏈路； 5)完整鏈路中的傳感器節點根 據其響應級別對應的數據上報頻率將該事件的數據向上一級傳感器節點發送，直到sink節點。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述完整鏈路的建立方法為:層化多叉樹結構中的下游節點根據與上游節點的歐拉距離，選擇上一層傳感器節點中與自己距離最小的傳感器節點作為自己的上游節點建立連接關系，對該事件構建一由初始節點至sink節點、包括多個不同級別的傳感器節點的完整鏈路。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述事件多模響應模型為Event；Event= {ET, Tig, MsgSch, (Ri | i=l, 2,......η}},其中: ET表示事件的基本類型； Tig為事件觸發，定義當前傳感器節點采樣數據觸發閾值，當采樣數據超過閾值后，觸發事件響應操作； MsgSch為事件數據融合定義schema, schema由一個三元組構成:schema= {dataType,dataName, dataTime};其中，dataType為采樣數據的取值類型，dataName為采樣數據的名稱，dataTime為采樣數據時間； Ri為傳感器節點響應級別對應的操作，根據不同的事件級定義傳感器數據閾值區間；Ri= {responseLevel, rangeMin, rangeMax, datafrequency}，其中，responseLevel 為當前口向應級別；rangeMin為當前響應級別采樣數據所對應的區間下限；rangeMax為當前響應級別采樣數據所對應的區間上限；datafrequency為當前響應級別下,傳感器節點的數據上報頻率。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于每一所述傳感器節點由一個九元組構成:sensorNode={ID, addr, MC, MF, EC, MB, MR, RC, DC};其中: ID為當前傳感器標識； addr為傳感器地址，包括傳感器節點的網絡地址和空間地址； EC為傳感器節點的事件捕捉器，根據Tig的事件觸發定義，識別當前采集的數據，然后轉換或識別為對應的事件； MF為傳感器節點消息過濾器，處理傳感器節點廣播的路由信息； MC為消息緩存，用于緩存傳感器節點之間交換的消息；MB為消息廣播器，將傳感器節點識別確認的事件消息廣播發送給其他傳感器節點； MR為消息接收器，用于偵聽、接收其他傳感器節點發送的事件消息，同時利用事件消息在不同的節點之間建立層化的鏈路關系； RC為響應級別協調器，sink節點通過響應級別協調器，交換響應級別的Qos保障信息，協調不同級別的傳感器節點數據交換的頻率； DC為傳感器節點的數據緩存，用于緩存下游節點和本節點采集的數據。
5.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于當傳感器節點在采樣過程中自身響應等級變化后，如果該傳感器節點為非初始節點，則該傳感器節點向所在完整鏈路的上游節點發送更新請求；上游節點收到該更新請求后在自己的子節點列表中刪除該傳感器節點位置；而后，該傳感器節點向初始發送更新請求；初始節點根據該傳感器節點的當前響應等級，確定該傳感器節點所在層次后，從該層次的上一層次中提取歐拉距離最近的傳感器節點作為其上游節點；然后該傳感器節點向該上游節點發送鏈路路由請求信息，然后該傳感器節點逐層通知自己的下游節點，使其根據自己的響應等級重新建立自身的鏈路關系。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于所述更新請求為routeRefeshMsg={ID,nodeID, evtID, newResponsLevel, oldResponsLevel, timestamp, sampleValue}, 其中:ID為當前消息標識；nodeID為當前節點標識；evtID為當前消息對應的事件標識；newResponsLevel為當前節點的需要更新響應等級；oldResponsLevel為當前節點的響應等級；Timestamp為請求時間戳；sampleValue為當前請求對應的采樣取值。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述事件消息為msg={ID,LinkPathInfo, sponsorNode, createTime, evtValue};其中:ID 為消息標識；LinkPathInfo 為由層化多叉樹構成的消息路由；sponsorNod e為創建事件消息的初始節點信息；createTime為事件消息創建的時間；evtValue為事件消息創建時,傳感器節點的采樣取值。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于所述傳感器節點對接收的事件消息進行消息碰撞檢測，其方法為:計算當前事件消息發送節點與傳感器節點所緩存全部消息鏈路路由樹中的sink節點歐拉距離，如果歐拉距離之和大于設定閾值，則確定當前消息與緩存的消息存在碰撞關系，放棄該事件消息；否則將其作為一個新的事件消息放入緩存中。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于所述傳感器節點根據接收的事件消息進行節點碰撞檢測，其方法為:提取當前消息中的初始節點信息；計算傳感器節點與初始節點的歐拉距離；然后判斷該歐拉距離是否小于設定閾值，如果是，則緩存該事件消息并將其進一步廣播，否則拒絕緩存該事件消息且停止繼續廣播。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于該事件的數據的數據格式為:dataMessage={ID, nodeID, evtID, responseLevel, frequency, value, timeStamp}；其中:ID為當前數據交換消息標識；nodeID為當前交換節點標識；evtID為當前事件標識；responseLevel為當前節點事件響應等級！frequency為當前節點數據交換頻率信息；value為采樣值；timeStamp為當前采樣值的時間。
【文檔編號】H04L12/26GK103458021SQ201310384782
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月29日 優先權日:2013年8月29日
【發明者】郭晧明, 丁治明, 張天為, 徐懷野, 劉奎恩, 許佳捷 申請人:中國科學院軟件研究所