一种工业无线传感器网络的重配置方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线传感器网络技术领域。更具体地，涉及一种工业无线传感器网络的重配置方法。
【背景技术】
[0002]“工业4.0”的概念席卷世界，各个大国纷纷意识到了传统制造业的重要性。工业无线传感器网络(IWSN，Industrial Wireless Sensor Networks)作为智能制造的核心，在设备参数检测、操作安全预警、现场环境监控等工业关键流程中起着举足轻重的作用。重配置技术是工业无线传感器网络中的重要技术，该技术可以动态配置网络功能、弹性调度网络资源，使网络可以更灵活更智能地满足日益复杂的工业需求。
[0003]传统的无线传感器网络的重配置一般采用在应用编程(I SP ,In-systemprogramming)配合烧写器的方式，具有较高可靠性，但使用该方法需要实地进行代码更换，在实际应用中具有很大的局限性，并且无法应用于节点数量巨大的场景。而在工业环境下应用的工业无线传感器网络，具有现场环境恶劣，可靠性要求高等特点，应用传统重配置手段更是难上加难。
[0004]因此本发明提出一种新型工业无线传感器网络重配置的方法，在传感器节点上加入重配置模块，在集中管理器上生成重配置更新文件。需要对网络进行重配置时，将集中管理器上的更新文件划分为数据包进行通过发送。传感器节点收到数据包后，通过重配置模块对自身进行重配置，使整个网络拥有新的网络特性，实现了对工业无线传感器网络的重配置。
[0005]因此，需要提供一种工业无线传感器网络的重配置方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种工业无线传感器网络的重配置方法，以解决当前工业无线传感器网络无法有效动态配置网络功能、弹性调度网络资源等问题。
[0007]为达到上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0008]—种工业无线传感器网络的重配置方法，包括如下步骤:
[0009]S1、将Sink节点和传感器节点的程序存储器划分为启动引导区、程序运行区和重配置数据包存储区；
[0010]S2、根据需要实现的功能，利用集中管理器生成重配置更新文件，并将重配置更新文件存储在集中管理器的存储区中；
[0011]S3、当出现需要重配置的Sink节点和/或传感器节点时，利用集中管理器将重配置更新文件拆分为重配置数据包，并将重配置数据包发送至网关;利用网关对重配置数据包进行入队、解包等处理并根据重配置数据包的包头信息向需要重配置的Sink节点和/或传感器节点转发重配置数据包；
[0012]S4、需要重配置的Sink节点和/或传感器节点收到重配置数据包后，其程序存储器的重配置数据包存储区存储重配置数据包，在存储完构成重配置更新文件的所有重配置数据包后，启动引导区从重配置数据包存储区中按包头信息依次读取重配置数据包中的重配置数据并将重配置数据放入程序运行区还原为重配置更新文件，程序运行区执行节点复位后执行重配置更新文件，实现重配置。
[0013]优选地，所述重配置数据包的包头信息包括目标节点地址、数据类型、Sink节点地址和数据包序列号。
[0014]优选地，，步骤S3进一步包括如下子步骤:
[0015]S3.1、利用集中管理器检查重配置更新文件的大小，将重配置更新文件拆分为多个重配置数据包；
[0016]S3.2、利用集中管理器为重配置数据包添加包头信息；
[0017]S3.3、利用集中管理器向所有需要重配置的Sink节点和/或传感器节点发送通知报文，通知其监听重配置数据包；
[0018]S3.4、集中管理器按数据包序列号依次向网关发送重配置数据包；
[0019]S3.5、利用网关对重配置数据包进行入队、解包处理并根据重配置数据包的包头信息向相应的Sink节点转发重配置数据包；
[0020]若Sink节点就是需要重配置的节点，则Sink节点存储重配置数据包用于自身的重配置；
[0021]若需要重配置的节点为传感器节点，则Sink节点根据重配置数据包的包头信息向该传感器节点转发重配置数据包；
[0022]S3.6、所有重配置数据包发送完毕之后，集中管理器向所有需要重配置的Sink节点和/或传感器节点发送结束报文，通知其所有重配置数据包发送完毕。
[0023]优选地，集中管理器和网关之间通信采用有线通信。
[0024]本发明的有益效果如下:
[0025]本发明所述技术方案适用于工业无线传感器网络，特别是大规模工业无线传感器网络，可提高工业无线传感器网络重配置的效率，并在重配置过程中不会对网络节点的正常运行造成影响。
【附图说明】
[0026]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0027]图1示出工业无线传感器网络结构的示意图。
[0028]图2示出工业无线传感器网络的重配置方法的流程图。
[0029]图3示出集中管理器生成的重配置更新文件图。
[0030]图4示出重配置数据包的包格式示意图。
[0031]图5示出传感器节点和Sink节点的程序储存器的地址分配示意图。
【具体实施方式】
[0032]为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0033]如图1所示，应用本实施例提供的工业无线传感器网络的重配置方法的工业无线传感器网络包括集中管理器、网关、Sink节点和传感器节点，
[0034]集中管理器用于实现IWSN的集中化管理和维护，负责网络形成、新设备节点的加入配置以及网络的监测。在此过程中，集中管理器能够配置现场设备、调度设备间的通信资源(时隙)、生成并维护网络的路由信息，诊断网络状态以进行及时的更新维护。
[0035]网关是连接由现场设备组成的无线网络和工厂中其他自动化网络的枢纽。网关可以进行不同网络协议间的转化，从而提供了其他自动化网络与无线网络通信的途径，实现周期性、非周期性以及突发性的信息交互，方便了用户级的网络管理。
[0036]Sink节点，也称为汇聚节点或基站节点，与网关直接相连，可以与传感器节点通过无线进行通信，是连接网关和传感器节点的“桥梁”；
[0037]传感器节点，通常与工厂中的设备相连，接受网关的配置和调度，在网关的管理下采集数据并回传给网关。
[0038]如图2所示，本实施例提供的工业无线传感器网络的重配置方法包括如下步骤:
[0039 ] S1、将S i nk节点和传感器节点的程序存储器(FLASH)划分为启动引导区、程序运行区和重配置数据包存储区；
[0040]S2、根据需要实现的功能，利用集中管理器生成重配置更新文件，并将重配置更新文件存储在集中管理器的存储区中；
[0041]S3、当出现需要重配置的Sink节点和/或传感器节点时，利用集中管理器将重配置更新文件拆分为重配置数据包，并将重配置数据包发送至网关;利用网关对重配置数据包进行入队、解包等处理并根据重配置数据包的包头信息向需要重配置的Sink节点和/或传感器节点转发重配置数据包；
[0042]S4、需要重配置的Sink节点和/或传感器节点收到重配置数据包后，其程序存储器的重配置数据包存储区存储重配置数据包，在存储完构成重配置更新文件的所有重配置数据包后，启动引导区从重配置数据包存储区中按包头信息依次读取重配置数据包中的重配置数据并将重配置数据放入程序运行区还原为重配置更新文件，程序运行区执行节点复位后执行重配置更新文件，实现重配置，待所有需要重配置的Sink节点和/或传感器节点复位后，整个网络的重配置完成，此时所有需要重配置的Sink节点和/或传感器节点具有了重配置之后的新功能，即需要实现的功能。节点可按照新的功能采集设备数据，监测现场环境等。
[0043]其中
[0044]在重配置的初始阶段，集中管理器将更新文件划分为若干数据包，其中每个数据包保存更新文件的一部分数据。数据包通过网关抵达Sink节点，经Sink节点判断后决定是该Sink节点自己接受还是通过无线网络转发至传感器节点。当集中管理器的数据包发送完毕之后，待重配置的传感器节点将数据包还原成更新文件，随后通过此更新文件，S