一种自组织可重构无线传感器网络的组建方法

摘要

本发明涉及一种自组织可重构无线传感器网络的组建方法，它包括四个部分：组网流程、媒体访问协议、网络协议数据包帧格式和节点设置。已有一个主机节点，布放在有效区域内的新从节点自动向主机节点发送入网请求信息，主机节点给新从节点分配地址和信息传递路由；网络节点间通过多跳方式进行数据传输，采用P坚持的载波侦听多路访问/冲突避免的媒体访问协议；传输的信息根据任务的不同采用不同的帧格式；主节点的硬件包括收发控制器和计算机；从节点的硬件包括收发控制器、单片机芯片和滤波放大电路。本发明简单易行，所组建的系统具有自组织入网、网络重构和分布式数据采集传输的功能，尤其适合应用于组建小型无线数据采集传感器网络。

权利要求

1.一种自组织可重构无线传感器网络的组建方法，其特征在于：它包括四个部分：组网流程、访问协议、信息格式和节点设置；

组建的网络包含一主机节点和若干从节点，每布放一新从节点，都执行以下步骤：（1）新从节点直接向主机节点发送入网请求信息，如果在有效时间内得到主机节点回复的入网配置信息，并确定新地址和信息传递路由，则入网成功，否则进入步骤（2）；（2）新从节点向周围其它从节点发送入网请求信息，若在有效时间内收到周围其它从节点给出的应答信息，则进入步骤（3），否则入网失败，调整新从节点的布放位置，重新入网；（3）新从节点从收到的应答信息中确认能够与主机节点通信的相邻从节点，然后分别以相邻从节点为其上游从节点，通过多跳方式向主机节点逐步传递入网请求信息，如果在有效时间内收到主机回复的入网配置信息，并确定新地址和信息传递路由，则入网成功，否则入网失败，调整新从节点的布放位置，重新入网； 网络节点之间通过多跳方式传输信息，遵循P坚持的载波侦听多路访问/冲突避免的媒体访问协议；

信息采用网络协议数据包帧格式进行传输，所述网络协议数据包帧格式中包含：数据包前导码，是数据包的起始标识；功能码，表征帧的功能；源节点地址，是信息来源节点地址信息标识；目标节点地址，是信息目的节点地址信息标识；信息传送过程中的最大跳数；

数据域的长度；数据域；校验码，是对数据包数据域的校验结果和数据包结束标志；

所述主机节点的硬件包括一计算机和一收发控制器，所述收发控制器由一RF射频芯片、一单片机芯片和一电平转换芯片组成；所述电平转换芯片与所述计算机数据连接，所述计算机中安装控制所述主机节点工作的软件；所述从节点的硬件包括一收发控制器，所述收发控制器包括一RF射频芯片和一单片机芯片，所述单片机芯片分别与LCD显示屏、一时钟芯片和若干滤波放大电路数据连接，所述滤波放大电路连接采集通道前端的传感器；所述单片机芯片中安装控制所述从节点工作的软件。

2.根据权利要求1所述的一种自组织可重构无线传感器网络的组建方法，其特征在于：所述P坚持载波侦听多路访问/冲突避免的媒体访问协议中，等待发送数据的待发节点向等待接收数据的待收节点发送有效信息前，先将NP的值与1进行比较,其中，N是在媒体繁忙时待发节点个数，P是取值在[0,1]内的随机数；只有当NP≤1时,待发节点才向待收节点发送有效信息。

3.根据权利要求1或2所述的一种自组织可重构无线传感器网络的组建方法，其特征在于：在所述组网流程的步骤（3）中，每一相邻从节点对应一条路由通道，在该路由通道上逐步传递信息的过程中，每经过一个从节点，就在传递的入网请求信息中添加这个从节点的信息，并记录经过的跳数，直至把这条入网请求信息传送至主机节点；为了避免信息爆炸，在保证入网请求信息能够送达主机节点的条件下预先限定最大跳数；检查跳数是否达到预设的最大跳数： 如果达到，放弃这条路由通道；

如果未达到，将下一个上游从节点作为转发节点继续传递此入网请求信息。

4.根据权利要求1或2所述的一种自组织可重构无线传感器网络的组建方法，其特征在于：在所述组网流程的步骤（3）中，主机节点从所有收到的入网请求信息中，为新从节点确定两个路由通道：跳数最少的路由通道作为最佳路由，跳数次少的路由通道作为备用路由。

5.根据权利要求3所述的一种自组织可重构无线传感器网络的组建方法，其特征在于：在所述组网流程的步骤（3）中，主机节点从所有收到的入网请求信息中，为新从节点确定两个路由通道：跳数最少的路由通道作为最佳路由，跳数次少的路由通道作为备用路由。

6.根据权利要求1或2或5所述的一种自组织可重构无线传感器网络的组建方法，其特征在于：在组网阶段，所述网络协议数据包帧格式中的数据域记录信息传输过程中所经过的转发从节点的地址信息；在数据采集传输阶段，所述网络协议数据包帧格式中的数据域放置从节点所采集的数据信息。

7.根据权利要求3所述的一种自组织可重构无线传感器网络的组建方法，其特征在于：在组网阶段，所述网络协议数据包帧格式中的数据域记录信息传输过程中所经过的从节点的地址信息；在数据采集传输阶段，所述网络协议数据包帧格式中的数据域放置从节点所采集的数据信息。

8.根据权利要求4所述的一种自组织可重构无线传感器网络的组建方法，其特征在于：在组网阶段，所述网络协议数据包帧格式中的数据域记录信息传输过程中所经过的从节点的地址信息；在数据采集传输阶段，所述网络协议数据包帧格式中的数据域放置从节点所采集的数据信息。

说明书

一种自组织可重构无线传感器网络的组建方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种无线传感器网络的组建方法，特别是关于一种用于分布式数据采集传输的自组织可重构无线传感器网络的组建方法。

背景技术

[0002] 近年来，随着传感器技术、无线通信技术和嵌入式计算机技术的飞速发展，具有感知能力、通信能力和计算能力的无线传感器网络开始大量出现。无线传感器节点可以按照需求布置在目标环境中，通过自组织功能形成网络，采用多跳方式进行数据传输，形成分布式的自治系统，相互协调地完成任务。与有线设备相比，它具有成本低廉、灵活机动、无需依赖固定设施等优点，因此，该技术在军事、工业、交通、医疗、家庭和办公环境等众多领域都有着广阔的应用前景，是国内外研究和应用的热点技术之一。目前，现有技术中对无线传感器网络的组网方法和路由协议已有不少的研究，但它们大都集中于研究笼统的组网方案或思路，考虑的是传统的网络运行指标，如网络的拓扑结构、连通性、覆盖度、通信效率等，没有顾及物理节点在具体实施过程中，需要结合应用场合和目标环境等诸多因素考虑的实际问题，如系统实现的可行性、便利性、难易程度和性价比等。

发明内容

[0003] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种简单易行的自组织可重构无线传感器网络的组建方法。

[0004] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种自组织可重构无线传感器网络的组建方法，其特征在于：它包括四个部分：组网流程、访问协议、信息格式和节点设置； [0005] 组建的网络包含一主机节点和若干从节点，每布放一新从节点，都执行以下步骤：(1)新从节点直接向主机节点发送入网请求信息，如果在有效时间内得到主机节点回复的入网配置信息，并确定新地址和信息传递路由，则入网成功，否则进入步骤(2)；(2)新从节点向周围其它从节点发送入网请求信息，若在有效时间内收到周围其它从节点给出的应答信息，则进入步骤(3)，否则入网失败，调整新从节点的布放位置，重新入网；(3)新从节点从收到的应答信息中确认能够与主机节点直接通信的相邻从节点，然后分别以相邻从节点为其上游从节点，通过多跳方式向主机节点逐步传递入网请求信息，如果在有效时间内收到主机回复的入网配置信息，并确定新地址和信息传递路由，则入网成功，否则入网失败， 调整新从节点的布放位置，重新入网；

[0006] 网络节点之间通过多跳方式传输信息，遵循P坚持的载波侦听多路访问/冲突避免的媒体访问协议；

[0007] 信息采用网络协议数据包帧格式进行传输，所述网络协议数据包帧格式中包含：数据包前导码，是数据包的起始标识；功能码，表征帧的功能；源节点地址，是信息来源节点地址信息标识；目标节点地址，是信息目的节点地址信息标识；信息传送过程中的最大跳数；数据域的长度；数据域；校验码，是对数据包数据域的校验结果和数据包结束标志。 [0008] 上述主机节点的硬件包括一计算机和一收发控制器，所述收发控制器由一RF射频芯片、一单片机芯片和一电平转换芯片组成；所述电平转换芯片与所述计算机数据连接，所述计算机中安装控制所述主机节点工作的软件；所述从节点的硬件包括一收发控制器，所述收发控制器包括一RF射频芯片和一单片机芯片，所述单片机芯片分别与LCD显示屏、一时钟芯片和若干滤波放大电路数据连接，所述滤波放大电路连接采集通道前端的传感器；所述单片机芯片中安装控制所述从节点工作的软件。

[0009] 上述P坚持载波侦听多路访问/冲突避免的媒体访问协议中，在等待发送数据的待发节点向等待接收数据的待收节点发送有效信息前，先将NP的值与1进行比较，其中，N是在媒体繁忙时待发节点个数，P是取值在[0，1] 内的随机数；只有当NP≤1时，待发节点才向待收节点发送有效信息。

[0010] 在上述组网流程的步骤(3)中，每一相邻从节点对应一条路由通道，在该路由通道上逐步传递信息的过程中，每经过一个从节点，就在传递的入网请求信息中添加这个从节点的信息，并记录经过的跳数，直至把这条入网请求信息传送至主机节点；为了避免信息爆炸，在保证入网请求信息能够送达主机节点的条件下预先限定最大跳数；检查跳数是否达到预设的最大跳数：

[0011] 如果达到，放弃这条路由通道；

[0012] 如果未达到，将下一个上游从节点作为转发节点继续传递此入网请求信息。 [0013] 在上述组网流程的步骤(3)中，主机节点从所有收到的入网请求信息中，为新从节点确定两个路由通道：跳数最少的路由通道作为最佳路由，跳数次少的路由通道作为备用路由。

[0014] 在组网阶段，上述网络协议数据包帧格式中的数据域记录信息传输过程中所经过的转发从节点的地址信息；在数据采集传输阶段，上述网络协议数据包帧格式中的数据域放置从节点所采集的数据信息。

[0015] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明组建的网络只包含一个主机节点，从节点可以按照需求随时布放在有效区域内，通过协议自动完成组网，系统安装灵活机动，从而减少了布置测量点的工作量。2、本发明组建的网络中的节点之间通过多跳方式传输数据，遵循改进的P-CSMA/CA媒体访问协议，从而降低了数据传输发生冲突的可能性，有效地提高了无线网络的数据吞吐量。3、本发明组建的网络的从节点通用，可以随时用新的从节点替代失效或发生故障的从节点并自动入网，从而减少了网络维护的工作量。4、本发明组建的网络只需要改变从节点采集通道前端的传感器的种类，即可以实现对不同应用场合的信号分布式无线采集。本发明尤其适合应用于组建小型无线数据采集传感器网络。

附图说明

[0016] 图1是本发明组网流程图；

[0017] 图2是本发明媒体访问协议流程图；

[0018] 图3是本发明主机节点硬件组成示意图；

[0019] 图4是本发明从节点硬件组成示意图；

[0020] 图5是本发明实施例的无线传感器网络示意图；

[0021] 图6是本发明数据采集流程图；

具体实施方式

[0022] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

[0023] 本发明包括四个部分：组网流程(1)、访问协议(2)、信息格式(3)和节点设置(4)。各部分内容分述如下：

[0024] (1)组网流程：

[0025] 本发明组建的网络包含一主机节点和若干从节点，新布放的从节点，以下简称新从节点，向主机节点发送入网请求信息，主机节点收到信息后，给新从节点分配地址和信息传递路由，新从节点入网成功。如图1所示，主机节点运行于组网工作状态，向所有的从节点发送处于组网工作状态的广播信息，将新从节点布置在所需位置，每一新从节点加入主机节点所在的网络都执行以下步骤：

[0026] 1)将新从节点上电，进行初始化，同时将记录发送入网请求信息次数的变量n清零；

[0027] 2)新从节点直接向主机节点发送一次入网请求信息，同时更新发送入网请求信息的次数n＝n+1；

[0028] 3)延时，检查新从节点是否收到主机节点回复的入网配置信息： [0029] 如果收到，进入步骤14)；

[0030] 如果未收到，进入步骤4)；

[0031] 4)检查发送入网请求信息的次数n是否达到预设的发送信息最大次数： [0032] 如果达到，将n清零，进入步骤5)；

[0033] 如果未达到，返回步骤2)；

[0034] 5)新从节点向周围其它从节点发送一次入网请求信息，同时更新发送入网请求信息的次数n＝n+1；

[0035] 6)延时，检查新从节点是否收到周围其它从节点给出的应答信息： [0036] 如果收到，进入步骤8)；

[0037] 如果未收到，进入步骤7)；

[0038] 7)检查发送入网请求信息的次数n是否达到预设的发送信息最大次数： [0039] 如果达到，进入步骤15)；

[0040] 如果未达到，返回步骤5)；

[0041] 8)新从节点整理收到的应答信息，从中确认能够与主机节点直接通信的相邻从节点；

[0042] 9)将记录发送入网请求信息次数的变量n清零；

[0043] 10)新从节点分别以每一相邻从节点为其上游从节点，向主机节点发送一次入网请求信息，同时更新发送入网请求信息的次数n＝n+1，由于相邻从节点的上游路由已知，所以能够通过多跳方式把新从节点的入网请求信息转发给主机节点：

[0044] 每一相邻从节点对应一条路由通道，在该路由通道上逐步传递信息的过程中，每经过一个从节点，就在传递的入网请求信息中添加这个从节点的信息，并记录经过的跳数，直至把这条入网请求信息传送至主机节点，从而也就在这条入网请求信息中保存了相应的路由信息。此外，为了避免信息爆炸，在保证入网请求信息能够送达主机节点的条件下预先限定最大跳数。检查跳数是否达到预设的最大跳数：

[0045] 如果达到，放弃这条路由通道；

[0046] 如果未达到，将下一个上游从节点作为转发节点继续转发此入网请求信息； [0047] 11)由于新从节点的入网请求信息可能会通过多个不同的路由通道发送至主机节点，主机节点从所有收到的入网请求信息中，为新从节点确定两个路由通道：跳数最少的路由通道作为新节点的最佳路由，跳数次少的路由通道作为备用路由。当最佳路由过于拥塞或损坏时，备用路由启用。相应地，两个相邻从节点分别为新从节点的最佳上游从节点和备用上游从节点。主机节点向新从节点回复入网配置信息：告知新从节点的新地址，以及其最佳上游从节点和备用上游从节点；同 时分别向最佳上游从节点和备用上游从节点发送信息，告知新从节点成为其下游从节点。

[0048] 12)延时，检查新从节点是否收到主机节点回复的入网配置信息： [0049] 如果收到，进入步骤14)；

[0050] 如果未收到，进入步骤13)

[0051] 13)检查发送入网请求信息的次数n是否达到预设的发送信息最大次数： [0052] 如果达到，进入步骤15)；

[0053] 如果未达到，返回步骤10)；

[0054] 14)根据收到的入网配置信息，新从节点确认新地址和信息传递路由，提示入网成功，新从节点进入低功耗状态；

[0055] 15)提示入网失败，此时，调整新从节点的布放位置重新尝试入网。 [0056] (2)访问协议：

[0057] 为了能够充分使用媒体信道，同时又能够有效地减少发生冲突的可能性，本发明采用P坚持的载波侦听多路访问/冲突避免(简称P-CSMA/CA)的媒体访问协议。如图2所示，当一路由节点有等待发送的有效信息时，以下简称待发节点，待发节点先向等待接收有效信息的路由节点，以下简称待收节点，发送询问信息，用于询问待收节点是否空闲，如果收到该待收节点给出的应答信息，则表明此待收节点空闲。当待收节点空闲时，将NP的值与1进行比较，其中，N是在媒体繁忙时待发节点个数，P是取值在[0，1]内的随机数，即每次发送有效信息前，给待发节点随机分配一概率数值。只有当NP≤1时，待发节点才向待收节点发送有效信息。这是因为，如果有若干个待发节点同时要求一个待收节点接收有效信息，且一旦此待收节点空闲便同时立即发送，则势必会造成冲突且容易使冲突持续。发送有效信息后，待发节点等待待收节点回复一确认信息，以确认本次有效信息发送完成。 [0058] (3)信息格式：

[0059]Pre Fun From Final Max Len Data Check End

[0060] 信息采用以上的网络协议数据包帧格式进行传输，Pre为数据包前导码，是数据包的起始标识，可以取固定值0x55；Fun为功能码，用以表征帧的功能；From为源节点地址，是信息来源节点地址信息标识；Fihal为目标节点地址，是信息目的节点地址信息标识；Max为信息传送过程中的最大跳数；Len为数据域的长度，可以根据实际情况在0～255之间取值；Data为数据域，根据各帧功能码的不同采用不同的格式，以携带不同信息。在组网阶段，Data携带该传感器节点在组网过 程中的相关信息，例如，该节点周围其它节点的地址、路由和能量等信息；在数据采集传输阶段，Data携带从节点采集的数据信息；Check为校验码，是对数据包数据域的校验结果；End为数据包结束标志，可以取值为“*’’对应的ASCII码0x2A。根据任务的不同，数据包的帧格式在实际使用时会有一定的区别： [0061] 1)在组网阶段

[0062] 新从节点直接向主机节点发送的入网请求信息的帧格式：

[0063]Pre Fun Init Mas 1 0 End

[0064] 对于上述请求，主机节点回复的入网配置信息的帧格式：

[0065]Pre Fun Mas Init 1 1 ID Check End

[0066] 新从节点向周围其它从节点发送的入网请求信息的帧格式：

[0067]Pre Fun Init 0 1 0 End

[0068] 对于上述请求，周围其它从节点给出的应答信息的帧格式：

[0069]Pre Fun From Init 1 0 End

[0070] 新从节点通过相邻从节点向主机节点发送的入网请求信息的帧格式： [0071]Pre Fun Init Mas 1 实际值 Next 过程中添加 Check End[0072] 对于上述请求，主机节点回复的入网配置信息的帧格式：

[0073]Pre Fun Mas Init 合适值 3 ID Up1 Up2 Check End[0074] 主机节点向最佳上游从节点和备用上游从节点发送的添加新从节点为其下游从节点的信息的帧格式：

[0075]Pre Fun Mas Up1/Up2 合适值 1 ID Check End

[0076] 主机节点向所有从节点发送的广播信息的帧格式：

[0077]Pre Fun Mas 任意值 合适值 实际值 Check End

[0078] 其中，Init代表新从节点的初始地址；Mas代表主机节点的地址；Up1代表最佳上游从节点的地址；Up2代表备用上游从节点的地址；ID代表主机节点给新从节点分配的新地址；Next代表信息转发过程中转发从节点的地址；合适值代表最大跳数Max的设定值，其大小是为了防止网络内的信息爆炸，根据网络规模和路由长度设置的一个值；实际值代表信息帧中数据域的实际长度；任意值对应的是目的节点的地址，由于主机节点此时向所有从节点发送广播信息，目的节点为网络中所有从节点，故，此位置可以设置为任意值而不会影响信息传送。

[0079] 2)在数据采集传输阶段：

[0080] 待发节点向待收节点发送询问信息的帧格式：

[0081]Pre Fun Loc Obj 1 0 End

[0082] 对于上述询问，待收节点给出的应答信息的帧格式：

[0083]Pre Fun Obj Loc 1 0 End

[0084] 待发节点向待收节点发送的有效信息的帧格式：

[0085]Pre Fun From Final 合适值 实际值 Data Check End

[0086] 待收节点回复的确认信息的帧格式：

[0087]Pre Fun Obj Loc 1 0 End

[0088] 其中，Loc代表待发节点的地址，0bj代表待收节点的地址。

[0089] (4)节点设置：

[0090] 本发明组建的网络包括一个主机节点和若干从节点。如图3所示，主机节点的硬件包括一计算机和一收发控制器，收发控制器由一RF射频芯片、一单片机芯片和一电平转换芯片组成。电平转换芯片通过串行通讯接口连接计算机，计算机中安装有控制主机节点工作的软件。如图4所示，从节点的硬件包括一个收发控制器，收发控制器包括一RF射频芯片和一单片机芯片，单片机芯片分别与LCD显示屏、一时钟芯片和若干滤波放大电路数据连接，滤波放大电路连接采集通道前端的传感器。采集通道前端连接不同的传感器时，采用不同的滤波放大电路。时钟芯片为从节点提供时钟信息，可以预先设置与主机节点的时钟同步。LCD显示屏用于显示从节点的配置信息、所采集的信号数据和时钟信息。单片机芯片中安装有控制从节点工作的软件。

[0091] 下面结合具体实施例对本发明做进一步阐述：

[0092] 电场强度是评价特高压输电线路电磁环境干扰的一项重要指标，过高的电场强度会对高压线路附近居民的健康以及用电设备产生影响，因此对其测量和分析对特高压输电工程的实施具有重要意义。目前，现有技术中，对电场强度的测量大多采用人工巡点读数测量法，或通过工业总线，如485总线或CAN总线，进行分布式有线网络测量。由于电场强度测量点往往有几十处甚至几百处之多，这两种方法的工作量都太大，且分布式有线网络法灵活性差，修改不便。而本发明则非常适合这种情况下的电场强度测量，特别是，本发明的无线射频通信频率可以达到50MHz以上，从而避开了特高压输电线路在地面对无线电信号的干扰频带(0～30MHz)，此外，采用本发明还可以有效地保证信号传输的可靠性。 [0093] 本实施例是采用本发明采集特高压输电线路附近地面几百米距离范围内的电场强度。主机节点的收发控制器由一个RF射频芯片RFCC1100、一个单片机芯片MSP430F155和一个电平转换芯片MAX3232组成，电平转换芯片MAX3232通过串行通讯接口RS232与计算机通信。从节点的收发控制器由一个RF射频芯片RFCC1100和一个单片机芯片MSP430F155组成。采集通道前端的输入信号来自四路电场传感 器探头，探头的输出电压在-1.5V～1.5V之间，由于单片机芯片MSP430F155的A/D转换的模拟输入电压在0～5V之间，因此需要采用滤波放大电路对四路电场传感器探头采集的信号数据进行调理。

[0094] 如图5所示，假设系统的网络中已有地址为1的主机节点和四个布放在采集区域内，地址为2、3、4、5的从节点，由于各个节点的发射功率有限，节点之间需要通过多跳方式进行数据传输。现在需要布放一个新从节点，其初始地址为0，该从节点自动加入上述网络的过程如下：

[0095] 步骤1：主机节点1向所有从节点发送处于组网工作状态的广播信息，帧格式为： [0096]0x55 0x00 0x01 任意值 0x05 0x00 0x2A

[0097] 步骤2：新从节点0上电，进行初始化，同时将记录发送信息次数的变量n清零； [0098] 步骤3：新从节点0直接向主机节点1发送入网请求信息，帧格式为： [0099]0x55 0x01 0x00 0x01 0x01 0x00 0x2A

[0100] 步骤4：由于主机节点1不在新从节点0发射功率的覆盖范围内，主机节点1收不到此信息，所以不会作出回复。同时，其它从节点可能也会收到此信息，根据信息功能码判断后，也不会作出回应。将发送信息最大次数设置为2次。如果新从节点0向主机节点1重复发送了2次入网请求信息后，均未得到主机节点1回复，则转向周围其他从节点2、3、4、5发送入网请求信息，帧格式为：

[0101]0x55 0x02 0x00 0x00 0x01 0x00 0x2A

[0102] 步骤5：假设从节点3和从节点5能够收到新从节点0发送的入网请求信息，分别给出应答信息：

[0103] 从节点3给出的应答信息，帧格式为：

[0104]0x55 0x02 0x03 0x00 0x01 0x00 0x2A

[0105] 从节点5给出的应答信息，帧格式为：

[0106]0x55 0x02 0x05 0x00 0x01 0x00 0x2A

[0107] 步骤6：延时后，新从节点0整理收到的应答信息，从中确定从节点3和从节点5为其相邻从节点。然后，新从节点0分别以从节点3和从节点5为其上游从节点通过多跳方式向主机节点1发送一次入网请求信息：

[0108] 通过从节点3向主机节点1发送的入网请求信息，帧格式为：

[0109]0x55 Fun 0x00 0x01 0x01 0x01 0x03 过程中添加 Check 0x2A[0110] 通过从节点5向主机节点1发送的入网请求信息，帧格式为：

[0111]0x55 Fun 0x00 0x01 0x01 0x01 0x05 过程中添加 Check 0x2A[0112] [0112] 步骤7：每一相邻从节点对应一条路由通道，在该路由通道上逐步传递信息的过程中，每经过一个从节点，在所转发的入网请求信息中添加该从节点的信息，并记录经过的跳数，直至把这条入网请求信息传送至主机节点。主机节点1收到的信息帧分别是： [0113] 路由通道3→2→1：

[0114]0x55 Fun 0x00 0x01 0x01 0x03 0x03 0x02 0x01 Check 0x2A[0115] 路由通道5→4→2→1：

[0116]0x55 Fun 0x00 0x01 0x01 0x04 0x05 0x04 0x02 0x01 Check 0x2A[0117] 步骤8：根据收到的两帧数据，主机节点1的计算机判断，新从节点可以通过路径
3→2→1或5→4→2→1把信息传送至主机节点，经过的跳数分别是3和4。主机节点
1继而向新从节点0回复入网配置信息，帧格式为：

[0118]0x55 Fun 0x01 0x00 0x05 0x03 0x06 0x03 0x05 Check 0x2A[0119] 给新从节点分配新的地址6，告知其最佳上游从节点是从节点3，备用上游从节点是从节点5。

[0120] 同时，主机节点发送信息分别告知最佳上游从节点3和备用上游从节点5，从节点6为它们的下游从节点，帧格式分别为：

[0121]0x55 Fun 0x01 0x03 0x05 0x01 0x06 Check 0x2A
0x55 Fun 0x01 0x05 0x05 0x01 0x06 Check 0x2A

[0122] 步骤9：新从节点收到主机节点回复的入网配置信息后，确认新地址6，最佳路由3→2→1，备用路由5→4→2→1。至此，一个新从节点的入网过程结束，该从节点进入低功耗状态，等待主机节点发出新的指令。

[0123] 上述实施例中，如果需要重新布放已入网的从节点，在重新布放后，执行上述步骤重新入网即可，这就是本发明的可重构特性。

[0124] 步骤10：当所有的新从节点入网完成后，主机节点向所有从节点发送退出组网工作状态、进入正常工作状态的广播信息，帧格式为：

[0125]0x55 0x0f 0x01 任意值 0x05 0x00 0x2A

[0126] 正常工作状态时，主机节点通过轮询的方式向从节点发送数据采集指令，对采集点的电场强度进行采集、并将采集的数据进行传输和存储。在主机节点的计算机上，先对描述采集数据与相应电场场强值之间转换关系的换算参数进行初始化设置，如图6所示，采集数据的从节点执行以下步骤：

[0127] 1)将记录发送数据采集指令次数的变量m清零；

[0128] 2)主机节点发送数据采集指令到从节点，同时更新m＝m+1；

[0129] 3)主机节点计算机休眠一段时间，等待从节点将数据返回，然后将返回的数据放入主机缓冲区内；

[0130] 4)主机节点计算机读取缓冲区内的数据，进行数据校验，其内容如下： [0131] 检验数据包的起始帧与结束帧，并对数据包进行奇偶校验，将校验结果与数据包中的校验位进行对比，从而判断返回数据包是否正确：

[0132] 如果返回数据包正确，进入步骤6)；

[0133] 如果返回数据包不正确，说明数据在传输过程中受到了干扰而产生了错误，进入步骤5)；

[0134] 5)检查发送数据采集指令的次数m是否达到预设的发送指令最大次数： [0135] 如果达到，进入步骤7)；

[0136] 如果未达到，返回步骤2)，继续对这个从节点发送数据采集指令； [0137] 6)提示采集成功，根据换算参数将采集数据换算成相应的电场强度值，并将结果存储至文件中，进入步骤8)；

[0138] 7)放弃此从节点的数据采集工作，提示采集失败，进入步骤8)； [0139] 8)检查是否有其他的从节点需要采集数据：

[0140] 如果需要，返回步骤1)，开始对另一个从节点发送数据采集指令； [0141] 如果不需要，结束。

[0142] 经现场实验证明，该系统可以准确采集覆盖范围200m的空旷地内的电场强度，方便快捷，可靠性高。

[0143] 本发明组建的网络只需要更换其从节点采集通道前端所连接的传感器的种类，即可以实现对不同应用场合的信号分布式无线采集，如矿井信息监控、仓储信息监控、智能交通信息采集、现代农业信息采集等。

[0144] 上述实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。