一種工業無線傳感器網絡的重配置方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線傳感器網絡技術領域。更具體地，涉及一種工業無線傳感器網絡的重配置方法。
【背景技術】
[0002]“工業4.0”的概念席卷世界，各個大國紛紛意識到了傳統制造業的重要性。工業無線傳感器網絡(IWSN，Industrial Wireless Sensor Networks)作為智能制造的核心，在設備參數檢測、操作安全預警、現場環境監控等工業關鍵流程中起著舉足輕重的作用。重配置技術是工業無線傳感器網絡中的重要技術，該技術可以動態配置網絡功能、彈性調度網絡資源，使網絡可以更靈活更智能地滿足日益復雜的工業需求。
[0003]傳統的無線傳感器網絡的重配置一般采用在應用編程(I SP ,In-systemprogramming)配合燒寫器的方式，具有較高可靠性，但使用該方法需要實地進行代碼更換，在實際應用中具有很大的局限性，并且無法應用于節點數量巨大的場景。而在工業環境下應用的工業無線傳感器網絡，具有現場環境惡劣，可靠性要求高等特點，應用傳統重配置手段更是難上加難。
[0004]因此本發明提出一種新型工業無線傳感器網絡重配置的方法，在傳感器節點上加入重配置模塊，在集中管理器上生成重配置更新文件。需要對網絡進行重配置時，將集中管理器上的更新文件劃分為數據包進行通過發送。傳感器節點收到數據包后，通過重配置模塊對自身進行重配置，使整個網絡擁有新的網絡特性，實現了對工業無線傳感器網絡的重配置。
[0005]因此，需要提供一種工業無線傳感器網絡的重配置方法。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種工業無線傳感器網絡的重配置方法，以解決當前工業無線傳感器網絡無法有效動態配置網絡功能、彈性調度網絡資源等問題。
[0007]為達到上述目的，本發明采用下述技術方案:
[0008]—種工業無線傳感器網絡的重配置方法，包括如下步驟:
[0009]S1、將Sink節點和傳感器節點的程序存儲器劃分為啟動引導區、程序運行區和重配置數據包存儲區；
[0010]S2、根據需要實現的功能，利用集中管理器生成重配置更新文件，并將重配置更新文件存儲在集中管理器的存儲區中；
[0011]S3、當出現需要重配置的Sink節點和/或傳感器節點時，利用集中管理器將重配置更新文件拆分為重配置數據包，并將重配置數據包發送至網關;利用網關對重配置數據包進行入隊、解包等處理并根據重配置數據包的包頭信息向需要重配置的Sink節點和/或傳感器節點轉發重配置數據包；
[0012]S4、需要重配置的Sink節點和/或傳感器節點收到重配置數據包后，其程序存儲器的重配置數據包存儲區存儲重配置數據包，在存儲完構成重配置更新文件的所有重配置數據包后，啟動引導區從重配置數據包存儲區中按包頭信息依次讀取重配置數據包中的重配置數據并將重配置數據放入程序運行區還原為重配置更新文件，程序運行區執行節點復位后執行重配置更新文件，實現重配置。
[0013]優選地，所述重配置數據包的包頭信息包括目標節點地址、數據類型、Sink節點地址和數據包序列號。
[0014]優選地，，步驟S3進一步包括如下子步驟:
[0015]S3.1、利用集中管理器檢查重配置更新文件的大小，將重配置更新文件拆分為多個重配置數據包；
[0016]S3.2、利用集中管理器為重配置數據包添加包頭信息；
[0017]S3.3、利用集中管理器向所有需要重配置的Sink節點和/或傳感器節點發送通知報文，通知其監聽重配置數據包；
[0018]S3.4、集中管理器按數據包序列號依次向網關發送重配置數據包；
[0019]S3.5、利用網關對重配置數據包進行入隊、解包處理并根據重配置數據包的包頭信息向相應的Sink節點轉發重配置數據包；
[0020]若Sink節點就是需要重配置的節點，則Sink節點存儲重配置數據包用于自身的重配置；
[0021]若需要重配置的節點為傳感器節點，則Sink節點根據重配置數據包的包頭信息向該傳感器節點轉發重配置數據包；
[0022]S3.6、所有重配置數據包發送完畢之后，集中管理器向所有需要重配置的Sink節點和/或傳感器節點發送結束報文，通知其所有重配置數據包發送完畢。
[0023]優選地，集中管理器和網關之間通信采用有線通信。
[0024]本發明的有益效果如下:
[0025]本發明所述技術方案適用于工業無線傳感器網絡，特別是大規模工業無線傳感器網絡，可提高工業無線傳感器網絡重配置的效率，并在重配置過程中不會對網絡節點的正常運行造成影響。
【附圖說明】
[0026]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0027]圖1示出工業無線傳感器網絡結構的示意圖。
[0028]圖2示出工業無線傳感器網絡的重配置方法的流程圖。
[0029]圖3示出集中管理器生成的重配置更新文件圖。
[0030]圖4示出重配置數據包的包格式示意圖。
[0031]圖5示出傳感器節點和Sink節點的程序儲存器的地址分配示意圖。
【具體實施方式】
[0032]為了更清楚地說明本發明，下面結合優選實施例和附圖對本發明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發明的保護范圍。
[0033]如圖1所示，應用本實施例提供的工業無線傳感器網絡的重配置方法的工業無線傳感器網絡包括集中管理器、網關、Sink節點和傳感器節點，
[0034]集中管理器用于實現IWSN的集中化管理和維護，負責網絡形成、新設備節點的加入配置以及網絡的監測。在此過程中，集中管理器能夠配置現場設備、調度設備間的通信資源(時隙)、生成并維護網絡的路由信息，診斷網絡狀態以進行及時的更新維護。
[0035]網關是連接由現場設備組成的無線網絡和工廠中其他自動化網絡的樞紐。網關可以進行不同網絡協議間的轉化，從而提供了其他自動化網絡與無線網絡通信的途徑，實現周期性、非周期性以及突發性的信息交互，方便了用戶級的網絡管理。
[0036]Sink節點，也稱為匯聚節點或基站節點，與網關直接相連，可以與傳感器節點通過無線進行通信，是連接網關和傳感器節點的“橋梁”；
[0037]傳感器節點，通常與工廠中的設備相連，接受網關的配置和調度，在網關的管理下采集數據并回傳給網關。
[0038]如圖2所示，本實施例提供的工業無線傳感器網絡的重配置方法包括如下步驟:
[0039 ] S1、將S i nk節點和傳感器節點的程序存儲器(FLASH)劃分為啟動引導區、程序運行區和重配置數據包存儲區；
[0040]S2、根據需要實現的功能，利用集中管理器生成重配置更新文件，并將重配置更新文件存儲在集中管理器的存儲區中；
[0041]S3、當出現需要重配置的Sink節點和/或傳感器節點時，利用集中管理器將重配置更新文件拆分為重配置數據包，并將重配置數據包發送至網關;利用網關對重配置數據包進行入隊、解包等處理并根據重配置數據包的包頭信息向需要重配置的Sink節點和/或傳感器節點轉發重配置數據包；
[0042]S4、需要重配置的Sink節點和/或傳感器節點收到重配置數據包后，其程序存儲器的重配置數據包存儲區存儲重配置數據包，在存儲完構成重配置更新文件的所有重配置數據包后，啟動引導區從重配置數據包存儲區中按包頭信息依次讀取重配置數據包中的重配置數據并將重配置數據放入程序運行區還原為重配置更新文件，程序運行區執行節點復位后執行重配置更新文件，實現重配置，待所有需要重配置的Sink節點和/或傳感器節點復位后，整個網絡的重配置完成，此時所有需要重配置的Sink節點和/或傳感器節點具有了重配置之后的新功能，即需要實現的功能。節點可按照新的功能采集設備數據，監測現場環境等。
[0043]其中
[0044]在重配置的初始階段，集中管理器將更新文件劃分為若干數據包，其中每個數據包保存更新文件的一部分數據。數據包通過網關抵達Sink節點，經Sink節點判斷后決定是該Sink節點自己接受還是通過無線網絡轉發至傳感器節點。當集中管理器的數據包發送完畢之后，待重配置的傳感器節點將數據包還原成更新文件，隨后通過此更新文件，S