[發明專利]陰極保護數據自動采集系統無線傳感器網絡通信協議方法

有效

• 申請號: 201210490646.3
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN103841620B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 徐承偉;薛致遠;陳洪源;郭正虹;畢武喜;王維斌;林明春;姜有文;趙君;陳振華;吳長訪;張豐;滕延平;沈光霽;蔣先堯;陳新華;馮展軍;康葉偉;李明菲;王禹欽;王學一;高山卜
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W80/00;H04W84/18
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所11302
• 代理人: 劉杰

1.一種陰極保護數據自動采集系統無線傳感器網絡通信協議方法，其特征是無線傳感器網絡采用三層協議架構，從底層到上層依次為：物理射頻層、網絡層和應用層；

所述物理射頻層將底層的數據封裝成幀結構，把CSMA-CA載波監聽沖突避免算法植入其中；同時物理射頻層將節點物理地址固化其中，并封裝操作底層硬件的軟件接口，為網絡層提供直接控制物理射頻層的代碼接口；

所述網絡層通過調用物理射頻層封裝的軟件接口實現協議中數據包組建、檢索、輸入輸出控制和網絡層發送接收接口函數，同時在網絡層植入動態路由選擇算法、確認重傳算法和大數據包拆分發送算法保障在最低功耗下的高效、高保障數據傳輸；

所述應用層通過調用網絡層提供的軟件接口創建能實現各種應用層功能的應用程序接口函數，完成陰極保護數據自動采集系統需求的節點組網、數據請求、數據轉發、網絡遍歷、日志記錄回傳和網絡狀態反饋功能；

通過物理射頻層、網絡層和應用層的分層的框架設計對數據包進行分層處理；

所述動態路由選擇算法由以下幾個部分組成：

a)建立路由表：節點啟動時以各個發送功率按照由小到大的順序依次發送廣播包，根據收到的反饋數據包建立路由表，路由表記錄了在不同發送功率下所有可連接節點的通信地址；重啟節點可自動完成路由表更新功能；

b)查詢路由表：節點發送數據包前需查詢路由表，尋找最合適下一跳地址；選擇原則：以最小發射功率尋找跳數最低下一跳節點，當發送失敗時提高發送功率，在該發送功率下查詢路由表，再次尋找跳數最低的下一跳節點，以此類推，直至將數據包發送成功后結束；同時，主節點具備可查詢任意節點路由表信息的功能；

c)維護路由表：在節點發送和接收數據包時，可通過發送接收成功或失敗情況完成對路由表的更新。

2.根據權利要求1所述的陰極保護數據自動采集系統無線傳感器網絡通信協議方法，其特征是所述確認重傳算法為：節點收到數據包后向發送方回傳確認信息；當發送方收到ACK時才可認為數據包發送成功；在一定時段中未收到ACK即認為發送失敗，失敗后在特定延時后進行數據包重傳，用以保障數據傳輸的完整性。

3.根據權利要求1所述的陰極保護數據自動采集系統無線傳感器網絡通信協議方法，其特征是所述數據包拆分發送算法為：當發送數據包過大時，協議可將大數據包切分成若干小數據包，并在每個小數據包幀結構中設置總分組包數、單包序號、單包ACK字段信息；其中單包序號用以標記小數據包在大數據包中的位置；總分組包數和單包ACK字段用以標記大數據包中哪個小數據包已收到，哪個未收到；當接收方接收完大數據包的所有分組后即將小數據包重組，并檢查單包ACK信息看是否每個小數據包都收到，如有未收到的則單獨請求重傳。

4.根據權利要求1所述的陰極保護數據自動采集系統無線傳感器網絡通信協議方法，其特征是所述日志記錄回傳采用日志記錄回傳算法，該算法為：實現節點在工作過程中實時記錄其正常和異常的工作狀態作為工作日志，完成AP節點對特定節點請求日志信息用以了解當前節點和其上一跳、下一跳節點的工作狀態。

5.根據權利要求4所述的陰極保護數據自動采集系統無線傳感器網絡通信協議方法，其特征是對節點工作狀態進行編碼，一個字節對應一個工作狀態，并在接收端進行解析，最大限度的提高了日志記錄效率，便于掌握整個網絡工作狀態。

6.根據權利要求1所述的陰極保護數據自動采集系統無線傳感器網絡通信協議方法，其特征是具體流程為：

開始；

判斷目的地址是不是本節點，若不是，則轉發數據包，判斷轉發成功否，若轉發成功，則記錄日志，切換LED2，若轉發不成功，則進入重發機制；若目的地址是本節點，則轉

判斷端口號是否合法，若不合法，則錯誤信息寫入日志；若合法，則

判斷本節點是否為AP節點，若不是，則判斷端口對應功能函數是不是為空，如為空，則錯誤信息寫入日志；如不為空，則調用端口對應功能函數，判斷幀結構中信息部分是否為空，如為空，則錯誤信息寫入日志，如不為空，則組裝輸出數據包將信息發回給發出命令節點，發送是否成功，如發送成功，則切換LED2，記錄日志信息，如發送不成功，則進入重發機制；若本節點是AP節點，則

判斷數據包是否來自端口，若否，則將數據包經串口發給電腦；若是，則

判斷端口對應功能函數是不是為空，若為空，則錯誤信息寫入日志；若不為空，則調用端口對應功能函數；

判斷幀結構中信息部分是否為空，若不為空，則組裝輸出數據包經串口發給電腦；若為空，則錯誤信息寫入日志。