专利摘要

本发明提供了一种基于多路径的物联网智能环境监测系统实现方法，所述物联网智能环境监测系统由节点构成，节点分为数据节点、转发节点、传感节点和用户节点；所述物联网智能环境监测系统只包含一个数据节点；传感节点用于采集数据，用户节点能够获取感知节点采集的数据。在所述系统中，用户节点通过单播可以快速获取数据从而实现对环境的实时监控，降低了系统成本，提高了系统性能。本发明可应用于道路环境监测、空气污染等领域，具有广泛的应用前景。

权利要求

1.一种基于多路径的物联网智能环境监测系统实现方法，其特征在于，所述物联网智能环境监测系统由节点构成，节点分为数据节点、转发节点、传感节点和用户节点；

所述物联网智能环境监测系统只包含一个数据节点；

传感节点用于采集数据，用户节点能够获取传感节点采集的数据；

物联网智能环境监测系统包含N0种接口，N0种均为无线接口，N0为大于3的正整数，每种无线接口使用一种通信标准进行通信，不同的通信标准使用不同的频段，任意两种接口使用的通信标准均不同，每个接口由接口ID唯一标识，该接口ID等于该接口使用的通信标准；接口ID为P0的接口定义为网络接口；

每个传感节点或者用户节点配置一个网络接口；

数据节点配置N0个接口，每个接口使用不同的通信标准；

转发节点配置两个以上的接口，这些接口包含网络接口，每个接口使用不同的通信标准，接口的数量不大于N0；

针对每个接口ID，配置一个密钥；接口ID P0的密钥K0称为网络密钥；每个用户节点和传感节点均配置网络密钥；

数据节点维护一个接口表，一个接口表项包含密钥和接口ID；针对每一个接口，数据节点均配置了该种接口的接口ID的密钥，并创建一个接口表项，数据节点接口表项的密钥为该接口的接口ID的密钥，接口ID为该接口的接口ID；

每个转发节点保存一个接口表，一个接口表项包含密钥、接口ID和时间戳；针对每一个接口，转发节点均配置了该种接口的接口ID的密钥，并创建一个接口表项，创建的接口表项的密钥为该接口的接口ID的密钥，接口ID为该接口的接口ID，时间戳为0；

每个转发节点和数据节点均具有唯一的坐标；加密之后的坐标称为加密坐标；

每个转发节点或者数据节点保存一个邻居表，一个邻居表项包含坐标和接口ID集合；

接口ID为p的接口简写为接口p；一个消息由消息ID定义；

所述物联网智能环境监测系统中包括邻居消息、发布消息、上传消息、请求消息和响应消息，邻居消息、发布消息、上传消息、请求消息和响应消息的消息ID分别为1、2、3、4和5；

邻居消息包含消息ID、加密坐标和加密接口ID集合，即加密之后的接口ID集合；

在转发节点EN1具有两个以上的接口，接口的接口ID构成接口ID集合IS1的情况下，转发节点EN1定期执行下述操作：

步骤101：开始；

步骤102：转发节点EN1选择一个接口表项，该接口表项的接口ID为P0，利用该接口表项的密钥和预先设置的对称加密算法分别加密自己的当前坐标和接口ID集合IS1获取加密坐标和加密接口ID集合，从该接口表项的接口ID所标识的接口发送一个邻居消息，该邻居消息的消息ID为1，加密坐标和加密接口ID集合分别为获取的加密坐标和加密接口ID集合；

步骤103：判断是否传感节点或者用户节点接收到该邻居消息，是则执行步骤105，否则执行步骤104；

步骤104：从接口ID为P0的接口接收到该邻居消息的转发节点或者数据节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于P0，利用该接口表项的密钥解密该邻居消息中的加密坐标和加密接口ID集合获取坐标和接口ID集合，判断是否存在一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于获取的坐标，如果存在，则将该邻居表项的接口ID集合设置为获取的接口ID集合，否则创建一个邻居表项，该邻居表项的坐标和接口ID集合分别等于获取的坐标和接口ID集合；

步骤105：结束；

请求消息包含消息ID、加密名称、源加密坐标、目的加密坐标和最终加密坐标；

响应消息包含消息ID、加密名称、加密数据、源加密坐标、目的加密坐标和最终加密坐标；

如果转发节点FN1的坐标为CO1，用户节点U1通过下述过程获取与转发节点FN1链接的传感节点产生的由名称NA1定义的数据：

步骤401：开始；

步骤402：用户节点U1利用网络密钥K0分别加密名称NA1和坐标CO1获取加密名称EN1和加密坐标EC1，用户节点U1发送一个请求消息，该请求消息的消息ID为4，源加密坐标为空，加密名称为EN1，目的加密坐标为空，最终加密坐标为EC1；

步骤403：判断是否传感节点或者用户节点接收到该请求消息，是则执行步骤417，否则执行步骤404；

步骤404：如果数据节点从接口y0接收到该请求消息，则执行步骤409，否则执行步骤405；

步骤405：从接口y1接收到该请求消息的转发节点选择一个接口表项E1，接口表项E1的接口ID等于y1，判断该请求消息的源加密坐标是否为空，如果是，则执行步骤406，否则执行步骤407；

步骤406：从接口y1接收到该请求消息的转发节点利用接口表项E1的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，将该请求消息的源加密坐标设置为获取的加密坐标，利用接口表项E1的密钥分别解密该请求消息中的加密名称、最终加密坐标和源加密坐标获取名称A1、最终坐标FC1和源坐标SC1，从接口y1接收到该请求消息的转发节点选择一个路径表项，该路径表项的生命周期最大，选择一个接口表项E2，接口表项E2的接口ID等于该路径表项的接口ID，利用接口表项E2的密钥分别加密名称A1、最终坐标FC1和源坐标SC1得到加密名称EA1，加密坐标EFC1和加密坐标ESC1，从接口y1接收到该请求消息的转发节点将该请求消息的加密名称、最终加密坐标、源加密坐标和目的加密坐标分别设置为EA1、EFC1、ESC1和该路径表项中的加密坐标，从接口表项E2的接口ID所标识的接口发送该请求消息，执行步骤403；

步骤407：从接口y1接收到该请求消息的转发节点利用接口表项E1的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，如果获取的加密坐标等于该请求消息中的目的加密坐标，则执行步骤408，否则执行步骤417；

步骤408：从接口y1接收到该请求消息的转发节点选择一个路径表项，该路径表项的接口ID等于y1，将该请求消息的目的加密坐标设置为该路径表项的加密坐标，从接口y1转发该请求消息，执行步骤403；

步骤409：从接口y0接收到该请求消息的数据节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于y0，利用该接口表项的密钥解密该请求消息中的加密名称、最终加密坐标和源加密坐标获取名称、最终坐标CO3和源坐标CO4，从接口y0接收到该请求消息的数据节点选择一个数据表，该数据表的表名等于获取的最终坐标CO3，在该数据表中选择一个数据表项，该数据表项的名称等于获取的名称，选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与获取的源坐标之间的距离最近，从该邻居表项的接口ID集合中随机选取一个接口ID FID1，选择一个接口表项E3，接口表项E3的接口ID等于选取的接口ID FID1，利用接口表项E3的密钥分别加密该数据表项中的名称、该数据表项中的数据、最终坐标CO3以及源坐标CO4获取加密名称EA3、加密数据ED3、加密坐标EC3和加密坐标EC4，从接口y0接收到该请求消息的数据节点利用接口表项E3的密钥加密该邻居表项的坐标获取加密坐标EC5，从接口ID FID1标识的接口发送一个响应消息，该响应消息的消息ID为5，加密名称、加密数据、最终加密坐标、源加密坐标和目的加密坐标分别设置为EA3、ED3、EC3、EC4和EC5；

步骤410：判断是否传感节点接收到该响应消息，是执行步骤417，否则执行步骤411；

步骤411：判断是否用户节点U1接收到响应消息，是则执行步骤416，否则执行步骤412；

步骤412：从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于z1，利用该接口表项的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，判断获取的加密坐标等于该响应消息中的目的加密坐标，是则执行步骤413，否则执行步骤414；

步骤413：从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于z1，利用该接口表项的密钥分别解密该响应消息中的加密名称、加密数据、最终加密坐标和源加密坐标获取名称A4、数据D4和最终坐标FC4和源坐标SC4，从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与坐标SC4之间的距离最近，选择接口ID包含在该邻居表项的接口ID集合中的所有接口表项，从这些接口表项中选择一个接口表项E7，接口表项E7的时间戳最小，将接口表项E7的时间戳设置为当前时间，从接口z1接收到该响应消息的转发节点利用接口表项E7的密钥分别加密名称A4、数据D4和最终坐标FC4和源坐标SC4获取加密名称EA4，加密数据ED4、加密坐标EFC4和加密坐标ESC4，利用接口表项E7的密钥加密该邻居表项的坐标获取加密坐标ECO4，从接口z1接收到该响应消息的转发节点将该响应消息的加密名称，加密数据，最终加密坐标、源加密坐标和目的加密坐标分别设置为EA4、ED4、EFC4、ESC4和ECO4，从接口表项E7的接口ID所标识的接口发送该响应消息，执行步骤410；

步骤414：从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于z1，利用该接口表项的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，如果获取的加密坐标等于该响应消息中的最终加密坐标，则执行步骤415，否则执行步骤417；

步骤415：从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于z1，利用该接口表项的密钥分别解密该响应消息中的加密名称、加密数据、最终加密坐标和源加密坐标获取名称A5、数据D5和最终坐标FC5和源坐标SC5，从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个接口表项E8，接口表项E8的接口ID等于P0，利用接口表项E8的密钥分别加密名称A5、数据D5和最终坐标FC5和源坐标SC5获取加密名称EA5、加密数据ED5、加密坐标EFC5和加密坐标ESC5，从接口z1接收到该响应消息的转发节点将该响应消息的加密名称，加密数据，最终加密坐标、源加密坐标和目的加密坐标分别设置为EA5、ED5、EFC5、ESC5和空，从接口表项E8的接口ID所标识的接口发送该响应消息，执行步骤410；

步骤416：接收到响应消息用户节点U1利用网络密钥K0解密该响应消息中的加密数据获取数据；

步骤417：结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于多路径的物联网智能环境监测系统实现方法，其特征在于，

每个转发节点保存一个路径表，路径表项包含接口ID、加密坐标和生命周期；

发布消息包含消息ID和加密坐标；数据节点定期执行下述操作：

步骤201：开始；

步骤202：针对数据节点的每个接口表项，数据节点利用该接口表项的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，从该接口表项的接口ID所标识的接口发送一个发布消息，该发布消息的消息ID为2，加密坐标等于获取的加密坐标；

步骤203：判断是否传感节点或者用户节点接收到该发布消息，是则执行步骤209，否则执行步骤204；

步骤204：从接口f1接收到该发布消息的转发节点判断是否存在一个路径表项，该路径表项的接口ID等于f1且生命周期大于阈值TH0，阈值TH0的取值范围为最大生命周期的95%-99%，如果存在，则执行步骤209，否则执行步骤205；

步骤205：从接口f1接收到该发布消息的转发节点判断是否存在一个路径表项，该路径表项的接口ID等于f1，如果存在，则执行步骤206，否则执行步骤207；

步骤206：从接口f1接收到该发布消息的转发节点选择一个路径表项，该路径表项的接口ID等于f1，将该路径表项的加密坐标设置为该发布消息中的加密坐标，将生命周期设置为最大值，执行步骤208；

步骤207：从接口f1接收到该发布消息的转发节点创建一个路径表项，该路径表项的接口ID等于f1，将该路径表项的加密坐标设置为该发布消息中的加密坐标，将生命周期设置为最大值；

步骤208：从接口f1接收到该发布消息的转发节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于f1，利用该接口表项的密钥加密自己当前的坐标获取加密坐标，将该发布消息中的加密坐标设置为获取的加密坐标，从接口f1转发该发布消息，执行步骤203；

步骤209：结束。

3.根据权利要求1所述的一种基于多路径的物联网智能环境监测系统实现方法，其特征在于，一种类型的数据由名称定义；针对每个转发节点，数据节点保存一个数据表，该数据表的表名为该转发节点的坐标，一个数据表项包含名称和数据；每个转发节点配置数据节点的坐标；上传消息包含消息ID、加密名称、加密数据、源加密坐标和目的加密坐标；传感节点SN1产生由名称NA1定义的数据DA1后，执行下述操作：

步骤301：开始；

步骤302：传感节点SN1利用网络密钥K0分别加密数据DA1和名称NA1获取加密数据EDA1和加密名称ENA1，发送一个上传消息，该上传消息的消息ID为3，加密名称为ENA1，加密数据为EDA1，源加密坐标和目的加密坐标为空；

步骤303：判断是否传感节点或者用户节点接收到该上传消息，是则执行步骤310，否则执行步骤304；

步骤304：如果数据节点从接口x0接收到该上传消息，则执行步骤309，否则执行步骤305；

步骤305：从接口x1接收到该上传消息的转发节点选择一个接口表项IE1，该接口表项的接口ID等于x1，如果该上传消息的源加密坐标为空，则执行步骤306，否则执行步骤307；

步骤306：从接口x1接收到该上传消息的转发节点利用接口表项IE1的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，将该上传消息的源加密坐标设置为获取的加密坐标，执行步骤308；

步骤307：从接口x1接收到该上传消息的转发节点利用接口表项IE1的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，如果获取的加密坐标等于该上传消息中的目的加密坐标，则执行步骤308，否则执行步骤310；

步骤308：从接口x1接收到该上传消息的转发节点利用接口表项IE1的密钥分别解密该上传消息中的加密名称、加密数据和源加密坐标获取名称、数据和坐标，选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与数据节点的坐标之间的距离最近，选择接口ID包含在该邻居表项的接口ID集合中的所有接口表项，从这些接口表项中选择一个接口表项IE2，接口表项IE2的时间戳最小，将接口表项IE2的时间戳设置为当前时间，利用接口表项IE2的密钥分别加密获取名称、数据和坐标获取加密名称ENA2，加密数据EDA2和加密坐标ECO2，利用接口表项IE2的密钥加密该邻居表项的坐标获取加密坐标ECO1，将该上传消息的加密名称、加密数据、源加密坐标和目的加密坐标分别设置为ENA2、EDA2、ECO2和ECO1，从接口表项IE2的接口ID所标识的接口发送该上传消息，执行步骤303；

步骤309：从接口x0接收到该上传消息的数据节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于x0，利用该接口表项的密钥解密该上传消息中的加密名称、加密数据和源加密坐标获取名称、数据和坐标，选择一个数据表，该数据表的表名等于获取的坐标，判断该数据表中是否存在一个数据表项，该数据表项的名称等于获取的名称，如果存在，则将该数据表项的数据设置为获取的数据，否则创建一个数据表项，该数据表项的名称和数据分别等于获取的名称和数据；

步骤310：结束。

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境监测系统，尤其涉及的是一种基于多路径的物联网智能环境监测系统实现方法。

背景技术

物联网具有结构紧凑、易于布置、易于维护、价格便宜、测量精度高等优点，非常适合环境监测。近年来，国内外研究人员对基于物联网的环境监测系统进行了相关研究，并取得了一定的研究成果。但是目前基于物联网的环境监测系统具有一点过的局限性，例如采用广播方式实现数据监测，因此代价较大。因此，如何降低基于物联网的环境监测延迟和代价成为近年来研究的热点问题。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于多路径的物联网智能环境监测系统实现方法。

技术方案：本发明公开了一种基于多路径的物联网智能环境监测系统实现方法，所述物联网智能环境监测系统由节点构成，节点分为数据节点、转发节点、传感节点和用户节点；

所述物联网智能环境监测系统只包含一个数据节点；

传感节点用于采集数据，用户节点能够获取感知节点采集的数据；

物联网智能环境监测系统包含N0种接口，N0种均为无线接口，N0为大于3的正整数，每种无线接口使用一种通信标准进行通信，例如IEEE 802.11等，不同的通信标准使用不同的频段，任意两种接口使用的通信标准均不同，每个接口由接口ID唯一标识，该接口ID等于该接口使用的通信标准；接口ID为P0的接口定义为网络接口；

每个传感节点或者用户节点配置一个网络接口；

数据节点配置N0个接口，每个接口使用不同的通信标准；

转发节点配置两个以上的接口，这些接口包含网络接口，每个接口使用不同的通信标准，接口的数量不大于N0；

针对每个接口ID，配置一个密钥；接口ID P0的密钥K0称为网络密钥；每个用户节点和传感节点均配置网络密钥；

数据节点维护一个接口表，一个接口表项包含密钥和接口ID；针对每一个接口，数据节点均配置了该种接口的接口ID的密钥，并创建一个接口表项，数据节点接口表项的密钥为该接口的接口ID的密钥，接口ID为该接口的接口ID；

每个转发节点保存一个接口表，一个接口表项包含密钥、接口ID和时间戳；针对每一个接口，转发节点均配置了该种接口的接口ID的密钥，并创建一个接口表项，创建的接口表项的密钥为该接口的接口ID的密钥，接口ID为该接口的接口ID，时间戳为0；

每个转发节点和数据节点均具有唯一的坐标；加密之后的坐标称为加密坐标；

每个转发节点或者数据节点保存一个邻居表，一个邻居表项包含坐标和接口ID集合；

接口ID为p的接口简写为接口p；一个消息由消息ID定义；

所述物联网智能环境监测系统中包括邻居消息、发布消息、上传消息、请求消息和响应消息，邻居消息、发布消息、上传消息、请求消息和响应消息的消息ID分别为1、2、3、4和5；

邻居消息包含消息ID、加密坐标和加密接口ID集合，即加密之后的接口ID集合；

在转发节点EN1具有两个以上的接口，接口的接口ID构成接口ID集合IS1的情况下，转发节点EN1定期执行下述操作：

步骤101：开始；

步骤102：转发节点EN1选择一个接口表项，该接口表项的接口ID为P0，利用该接口表项的密钥和预先设置的对称加密算法分别加密自己的当前坐标和接口ID集合IS1获取加密坐标和加密接口ID集合，从该接口表项的接口ID所标识的接口发送一个邻居消息，该邻居消息的消息ID为1，加密坐标和加密接口ID集合分别为获取的加密坐标和加密接口ID集合；

步骤103：判断是否传感节点或者用户节点接收到该邻居消息，是则执行步骤105，否则执行步骤104；

步骤104：从接口ID为P0的接口接收到该邻居消息的转发节点或者数据节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于P0，利用该接口表项的密钥解密该邻居消息中的加密坐标和加密接口ID集合获取坐标和接口ID集合，判断是否存在一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于获取的坐标，如果存在，则将该邻居表项的接口ID集合设置为获取的接口ID集合，否则创建一个邻居表项，该邻居表项的坐标和接口ID集合分别等于获取的坐标和接口ID集合；如果数据节点在转发节点EN1的一跳范围内，则数据节点也可以接收到该邻居消息；否则只有一跳范围内的转发节点接收到该邻居消息；

步骤105：结束；

转发节点通过上述过程发送邻居消息，这样邻居转发节点或者数据节点能够保存每个邻居转发节点的接口ID集合以及坐标，根据邻居表项的坐标可以建立到达数据节点的最优路由路径，从而提高数据通信效率。

本发明所述方法中，每个转发节点保存一个路径表，路径表项包含接口ID、加密坐标和生命周期；

发布消息包含消息ID和加密坐标；发布消息和邻居消息一样，是所述系统定义的一种消息；

数据节点定期执行下述操作：

步骤201：开始；

步骤202：针对数据节点的每个接口表项，数据节点利用该接口表项的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，从该接口表项的接口ID所标识的接口发送一个发布消息，该发布消息的消息ID为2，加密坐标等于获取的加密坐标；

步骤203：判断是否传感节点或者用户节点接收到该发布消息，是则执行步骤209，否则执行步骤204；

步骤204：从接口f1接收到该发布消息的转发节点判断是否存在一个路径表项，该路径表项的接口ID等于f1且生命周期大于阈值TH0，阈值TH0的取值范围为最大生命周期的95％-99％，如果存在，则执行步骤209，否则执行步骤205；

步骤205：从接口f1接收到该发布消息的转发节点判断是否存在一个路径表项，该路径表项的接口ID等于f1，如果存在，则执行步骤206，否则执行步骤207；

步骤206：从接口f1接收到该发布消息的转发节点选择一个路径表项，该路径表项的接口ID等于f1，将该路径表项的加密坐标设置为该发布消息中的加密坐标，将生命周期设置为最大值，执行步骤208；

步骤207：从接口f1接收到该发布消息的转发节点创建一个路径表项，该路径表项的接口ID等于f1，将该路径表项的加密坐标设置为该发布消息中的加密坐标，将生命周期设置为最大值；

步骤208：从接口f1接收到该发布消息的转发节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于f1，利用该接口表项的密钥加密自己当前的坐标获取加密坐标，将该发布消息中的加密坐标设置为获取的加密坐标，从接口f1转发该发布消息，执行步骤203；

步骤209：结束；

数据节点通过上述过程发送发布消息从而建立自己到达每个转发节点的路由路径，上述过程通过生命周期来确保路由路径的最优性和有效性，通过接口ID能够将消息正确转发从而实现高效的数据通信。

本发明所述方法中，一种类型的数据由名称定义；针对每个转发节点，数据节点保存一个数据表，该数据表的表名为该转发节点的坐标，一个数据表项包含名称和数据；每个转发节点配置数据节点的坐标；上传消息包含消息ID、加密名称、加密数据、源加密坐标和目的加密坐标；传感节点SN1产生由名称NA1定义的数据DA1后，执行下述操作：

步骤301：开始；

步骤302：传感节点SN1利用网络密钥K0分别加密数据DA1和名称NA1获取加密数据EDA1和加密名称ENA1，发送一个上传消息，该上传消息的消息ID为3，加密名称为ENA1，加密数据为EDA1，源加密坐标和目的加密坐标为空；

步骤303：判断是否传感节点或者用户节点接收到该上传消息，是则执行步骤310，否则执行步骤304；

步骤304：如果数据节点从接口x0接收到该上传消息，则执行步骤309，否则执行步骤305；

步骤305：从接口x1接收到该上传消息的转发节点选择一个接口表项IE1，该接口表项的接口ID等于x1，如果该上传消息的源加密坐标为空，则执行步骤306，否则执行步骤307；

步骤306：从接口x1接收到该上传消息的转发节点利用接口表项IE1的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，将该上传消息的源加密坐标设置为获取的加密坐标，执行步骤308；

步骤307：从接口x1接收到该上传消息的转发节点利用接口表项IE1的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，如果获取的加密坐标等于该上传消息中的目的加密坐标，则执行步骤308，否则执行步骤310；

步骤308：从接口x1接收到该上传消息的转发节点利用接口表项IE1的密钥分别解密该上传消息中的加密名称、加密数据和源加密坐标获取名称、数据和坐标，选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与数据节点的坐标之间的距离最近，选择接口ID包含在该邻居表项的接口ID集合中的所有接口表项，从这些接口表项中选择一个接口表项IE2，接口表项IE2的时间戳最小，将接口表项IE2的时间戳设置为当前时间，利用接口表项IE2的密钥分别加密获取名称、数据和坐标获取加密名称ENA2，加密数据EDA2和加密坐标ECO2，利用接口表项IE2的密钥加密该邻居表项的坐标获取加密坐标ECO1，将该上传消息的加密名称、加密数据、源加密坐标和目的加密坐标分别设置为ENA2、EDA2、ECO2和ECO1，从接口表项IE2的接口ID所标识的接口发送该上传消息，执行步骤303；

步骤309：从接口x0接收到该上传消息的数据节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于x0，利用该接口表项的密钥解密该上传消息中的加密名称、加密数据和源加密坐标获取名称、数据和坐标，选择一个数据表，该数据表的表名等于获取的坐标，判断该数据表中是否存在一个数据表项，该数据表项的名称等于获取的名称，如果存在，则将该数据表项的数据设置为获取的数据，否则创建一个数据表项，该数据表项的名称和数据分别等于获取的名称和数据；

步骤310：结束；

感知节点通过上述过程发送上传消息从而在数据节点建立数据表，由于数据表通过加密名称和加密数据来传输从而确保了数据通信的安全性，同时上述过程通过邻居表选择最优的路由路径实现数据通信，进一步提高了上传数据的效率，降低了数据上传的代价和延迟。

本发明所述方法中，请求消息包含消息ID、加密名称、源加密坐标、目的加密坐标和最终加密坐标；

响应消息包含消息ID、加密名称、加密数据、源加密坐标、目的加密坐标和最终加密坐标；

如果转发节点FN1的坐标为CO1，用户节点U1通过下述过程获取与转发节点FN1链接的传感节点产生的由名称NA1定义的数据：

步骤401：开始；

步骤402：用户节点U1利用网络密钥K0分别加密名称NA1和坐标CO1获取加密名称EN1和加密坐标EC1，用户节点U1发送一个请求消息，该请求消息的消息ID为4，源加密坐标为空，加密名称为EN1，目的加密坐标为空，最终加密坐标为EC1；

步骤403：判断是否传感节点或者用户节点接收到该请求消息，是则执行步骤417，否则执行步骤404；

步骤404：如果数据节点从接口y0接收到该请求消息，则执行步骤409，否则执行步骤405；

步骤405：从接口y1接收到该请求消息的转发节点选择一个接口表项E1，接口表项E1的接口ID等于y1，判断该请求消息的源加密坐标是否为空，如果是，则执行步骤406，否则执行步骤407；

步骤406：从接口y1接收到该请求消息的转发节点利用接口表项E1的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，将该请求消息的源加密坐标设置为获取的加密坐标，利用接口表项E1的密钥分别解密该请求消息中的加密名称、最终加密坐标和源加密坐标获取名称A1、最终坐标FC1和源坐标SC1，从接口y1接收到该请求消息的转发节点选择一个路径表项，该路径表项的生命周期最大，选择一个接口表项E2，接口表项E2的接口ID等于该路径表项的接口ID，利用接口表项E2的密钥分别加密名称A1、最终坐标FC1和源坐标SC1得到加密名称EA1，加密坐标EFC1和加密坐标ESC1，从接口y1接收到该请求消息的转发节点将该请求消息的加密名称、最终加密坐标、源加密坐标和目的加密坐标分别设置为EA1、EFC1、ESC1和该路径表项中的加密坐标，从接口表项E2的接口ID所标识的接口发送该请求消息，执行步骤403；

步骤407：从接口y1接收到该请求消息的转发节点利用接口表项E1的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，如果获取的加密坐标等于该请求消息中的目的加密坐标，则执行步骤408，否则执行步骤417；

步骤408：从接口y1接收到该请求消息的转发节点选择一个路径表项，该路径表项的接口ID等于y1，将该请求消息的目的加密坐标设置为该路径表项的加密坐标，从接口y1转发该请求消息，执行步骤403；

步骤409：从接口y0接收到该请求消息的数据节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于y0，利用该接口表项的密钥解密该请求消息中的加密名称、最终加密坐标和源加密坐标获取名称、最终坐标CO3和源坐标CO4，从接口y0接收到该请求消息的数据节点选择一个数据表，该数据表的表名等于获取的最终坐标CO3，在该数据表中选择一个数据表项，该数据表项的名称等于获取的名称，选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与获取的源坐标之间的距离最近，从该邻居表项的接口ID集合中随机选取一个接口ID FID1，选择一个接口表项E3，接口表项E3的接口ID等于选取的接口ID FID1，利用接口表项E3的密钥分别加密该数据表项中的名称、该数据表项中的数据、最终坐标CO3以及源坐标CO4获取加密名称EA3、加密数据ED3、加密坐标EC3和加密坐标EC4，从接口y0接收到该请求消息的数据节点利用接口表项E3的密钥加密该邻居表项的坐标获取加密坐标EC5，从接口ID FID1标识的接口发送一个响应消息，该响应消息的消息ID为5，加密名称、加密数据、最终加密坐标、源加密坐标和目的加密坐标分别设置为EA3、ED3、EC3、EC4和EC5；

步骤410：判断是否传感节点接收到该响应消息，是执行步骤417，否则执行步骤411；

步骤411：判断是否用户节点U1接收到响应消息，是则执行步骤416，否则执行步骤412；

步骤412：从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于z1，利用该接口表项的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，判断获取的加密坐标等于该响应消息中的目的加密坐标，是则执行步骤413，否则执行步骤414；

步骤413：从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于z1，利用该接口表项的密钥分别解密该响应消息中的加密名称、加密数据、最终加密坐标和源加密坐标获取名称A4、数据D4和最终坐标FC4和源坐标SC4，从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与坐标SC4之间的距离最近，选择接口ID包含在该邻居表项的接口ID集合中的所有接口表项，从这些接口表项中选择一个接口表项E7，接口表项E7的时间戳最小，将接口表项E7的时间戳设置为当前时间，从接口z1接收到该响应消息的转发节点利用接口表项E7的密钥分别加密名称A4、数据D4和最终坐标FC4和源坐标SC4获取加密名称EA4，加密数据ED4、加密坐标EFC4和加密坐标ESC4，利用接口表项E7的密钥加密该邻居表项的坐标获取加密坐标ECO4，从接口z1接收到该响应消息的转发节点将该响应消息的加密名称，加密数据，最终加密坐标、源加密坐标和目的加密坐标分别设置为EA4、ED4、EFC4、ESC4和ECO4，从接口表项E7的接口ID所标识的接口发送该响应消息，执行步骤410；

步骤414：从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于z1，利用该接口表项的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，如果获取的加密坐标等于该响应消息中的最终加密坐标，则执行步骤415，否则执行步骤417；

步骤415：从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于z1，利用该接口表项的密钥分别解密该响应消息中的加密名称、加密数据、最终加密坐标和源加密坐标获取名称A5、数据D5和最终坐标FC5和源坐标SC5，从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个接口表项E8，接口表项E8的接口ID等于P0，利用接口表项E8的密钥分别加密名称A5、数据D5和最终坐标FC5和源坐标SC5获取加密名称EA5、加密数据ED5、加密坐标EFC5和加密坐标ESC5，从接口z1接收到该响应消息的转发节点将该响应消息的加密名称，加密数据，最终加密坐标、源加密坐标和目的加密坐标分别设置为EA5、ED5、EFC5、ESC5和空，从接口表项E8的接口ID所标识的接口发送该响应消息，执行步骤410；

步骤416：接收到响应消息用户节点U1利用网络密钥K0解密该响应消息中的加密数据获取数据；

步骤417：结束；

用户节点通过上述过程发送请求消息从数据节点获取传感节点的数据，由于上述过程通过加密数据进行传输，因此实现了数据通信的安全性，同时上述过程通过路径表和坐标实现路由从而提高了数据通信效率。

有益效果：本发明提供了一种基于多路径的物联网智能环境监测系统实现方法，在所述系统中，用户节点通过单播可以快速获取数据从而实现对环境的实时监控，降低了系统成本，提高了系统性能。本发明可应用于道路环境监测、空气污染等领域，具有广泛的应用前景。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本发明所述的建立邻居表流程示意图。

图2为本发明所述的建立路径表流程示意图。

图3为本发明所述的数据上传流程示意图。

图4为本发明所述的数据通信流程示意图。

具体实施方式：

本发明提供了一种基于多路径的物联网智能环境监测系统实现方法，在所述系统中，用户节点通过单播可以快速获取数据从而实现对环境的实时监控，降低了系统成本，提高了系统性能。本发明可应用于道路环境监测、空气污染等领域，具有广泛的应用前景。

图1为本发明所述的建立邻居表流程示意图。所述物联网智能环境监测系统由节点构成，节点分为数据节点、转发节点、传感节点和用户节点；

所述物联网智能环境监测系统只包含一个数据节点；

传感节点用于采集数据，用户节点能够获取感知节点采集的数据；

物联网智能环境监测系统包含N0种接口，N0种均为无线接口，N0为大于3的正整数，每种无线接口使用一种通信标准进行通信，例如IEEE 802.11等，不同的通信标准使用不同的频段，任意两种接口使用的通信标准均不同，每个接口由接口ID唯一标识，该接口ID等于该接口使用的通信标准；接口ID为P0的接口定义为网络接口；

所述物联网智能环境监测系统中包括邻居消息、发布消息、上传消息、请求消息和响应消息，邻居消息、发布消息、上传消息、请求消息和响应消息的消息ID分别为1、2、3、4和5；

每个传感节点或者用户节点配置一个网络接口；

数据节点配置N0个接口，每个接口使用不同的通信标准；

转发节点配置两个以上的接口，这些接口包含网络接口，每个接口使用不同的通信标准，接口的数量不大于N0；

针对每个接口ID，配置一个密钥；接口ID P0的密钥K0称为网络密钥；每个用户节点和传感节点均配置网络密钥；

数据节点维护一个接口表，一个接口表项包含密钥和接口ID；针对每一个接口，数据节点均配置了该种接口的接口ID的密钥，并创建一个接口表项，数据节点接口表项的密钥为该接口的接口ID的密钥，接口ID为该接口的接口ID；

每个转发节点保存一个接口表，一个接口表项包含密钥、接口ID和时间戳；针对每一个接口，转发节点均配置了该种接口的接口ID的密钥，并创建一个接口表项，创建的接口表项的密钥为该接口的接口ID的密钥，接口ID为该接口的接口ID，时间戳为0；

每个转发节点和数据节点均具有唯一的坐标；加密之后的坐标称为加密坐标；

每个转发节点或者数据节点保存一个邻居表，一个邻居表项包含坐标和接口ID集合；

接口ID为p的接口简写为接口p；一个消息由消息ID定义；

邻居消息包含消息ID、加密坐标和加密接口ID集合，即加密之后的接口ID集合；

在转发节点EN1具有两个以上的接口，接口的接口ID构成接口ID集合IS1的情况下，转发节点EN1定期执行下述操作：

步骤101：开始；

步骤102：转发节点EN1选择一个接口表项，该接口表项的接口ID为P0，利用该接口表项的密钥和预先设置的对称加密算法分别加密自己的当前坐标和接口ID集合IS1获取加密坐标和加密接口ID集合，从该接口表项的接口ID所标识的接口发送一个邻居消息，该邻居消息的消息ID为1，加密坐标和加密接口ID集合分别为获取的加密坐标和加密接口ID集合；

步骤103：判断是否传感节点或者用户节点接收到该邻居消息，是则执行步骤105，否则执行步骤104；

步骤104：从接口ID为P0的接口接收到该邻居消息的转发节点或者数据节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于P0，利用该接口表项的密钥解密该邻居消息中的加密坐标和加密接口ID集合获取坐标和接口ID集合，判断是否存在一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于获取的坐标，如果存在，则将该邻居表项的接口ID集合设置为获取的接口ID集合，否则创建一个邻居表项，该邻居表项的坐标和接口ID集合分别等于获取的坐标和接口ID集合；如果数据节点在转发节点EN1的一跳范围内，则数据节点也可以接收到该邻居消息；否则只有一跳范围内的转发节点接收到该邻居消息；

步骤105：结束；

转发节点通过上述过程发送邻居消息，这样邻居转发节点或者数据节点能够保存每个邻居转发节点的接口ID集合以及坐标，根据邻居表项的坐标可以建立到达数据节点的最优路由路径，从而提高数据通信效率。

图2为本发明所述的建立路径表流程示意图。每个转发节点保存一个路径表，路径表项包含接口ID、加密坐标和生命周期；

发布消息包含消息ID和加密坐标；发布消息和邻居消息一样，是所述系统定义的一种消息；

数据节点定期执行下述操作：

步骤201：开始；

步骤202：针对数据节点的每个接口表项，数据节点利用该接口表项的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，从该接口表项的接口ID所标识的接口发送一个发布消息，该发布消息的消息ID为2，加密坐标等于获取的加密坐标；

步骤203：判断是否传感节点或者用户节点接收到该发布消息，是则执行步骤209，否则执行步骤204；

步骤204：从接口f1接收到该发布消息的转发节点判断是否存在一个路径表项，该路径表项的接口ID等于f1且生命周期大于阈值TH0，阈值TH0的取值范围为最大生命周期的95％-99％，如果存在，则执行步骤209，否则执行步骤205；

步骤205：从接口f1接收到该发布消息的转发节点判断是否存在一个路径表项，该路径表项的接口ID等于f1，如果存在，则执行步骤206，否则执行步骤207；

步骤206：从接口f1接收到该发布消息的转发节点选择一个路径表项，该路径表项的接口ID等于f1，将该路径表项的加密坐标设置为该发布消息中的加密坐标，将生命周期设置为最大值，执行步骤208；

步骤207：从接口f1接收到该发布消息的转发节点创建一个路径表项，该路径表项的接口ID等于f1，将该路径表项的加密坐标设置为该发布消息中的加密坐标，将生命周期设置为最大值；

步骤208：从接口f1接收到该发布消息的转发节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于f1，利用该接口表项的密钥加密自己当前的坐标获取加密坐标，将该发布消息中的加密坐标设置为获取的加密坐标，从接口f1转发该发布消息，执行步骤203；

步骤209：结束；

数据节点通过上述过程发送发布消息从而建立自己到达每个转发节点的路由路径，上述过程通过生命周期来确保路由路径的最优性和有效性，通过接口ID能够将消息正确转发从而实现高效的数据通信。

图3为本发明所述的数据上传流程示意图。一种类型的数据由名称定义；针对每个转发节点，数据节点保存一个数据表，该数据表的表名为该转发节点的坐标，一个数据表项包含名称和数据；每个转发节点配置数据节点的坐标；上传消息包含消息ID、加密名称、加密数据、源加密坐标和目的加密坐标；传感节点SN1产生由名称NA1定义的数据DA1后，执行下述操作：

步骤301：开始；

步骤302：传感节点SN1利用网络密钥K0分别加密数据DA1和名称NA1获取加密数据EDA1和加密名称ENA1，发送一个上传消息，该上传消息的消息ID为3，加密名称为ENA1，加密数据为EDA1，源加密坐标和目的加密坐标为空；

步骤303：判断是否传感节点或者用户节点接收到该上传消息，是则执行步骤310，否则执行步骤304；

步骤304：如果数据节点从接口x0接收到该上传消息，则执行步骤309，否则执行步骤305；

步骤305：从接口x1接收到该上传消息的转发节点选择一个接口表项IE1，该接口表项的接口ID等于x1，如果该上传消息的源加密坐标为空，则执行步骤306，否则执行步骤307；

步骤306：从接口x1接收到该上传消息的转发节点利用接口表项IE1的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，将该上传消息的源加密坐标设置为获取的加密坐标，执行步骤308；

步骤307：从接口x1接收到该上传消息的转发节点利用接口表项IE1的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，如果获取的加密坐标等于该上传消息中的目的加密坐标，则执行步骤308，否则执行步骤310；

步骤308：从接口x1接收到该上传消息的转发节点利用接口表项IE1的密钥分别解密该上传消息中的加密名称、加密数据和源加密坐标获取名称、数据和坐标，选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与数据节点的坐标之间的距离最近，选择接口ID包含在该邻居表项的接口ID集合中的所有接口表项，从这些接口表项中选择一个接口表项IE2，接口表项IE2的时间戳最小，将接口表项IE2的时间戳设置为当前时间，利用接口表项IE2的密钥分别加密获取名称、数据和坐标获取加密名称ENA2，加密数据EDA2和加密坐标ECO2，利用接口表项IE2的密钥加密该邻居表项的坐标获取加密坐标ECO1，将该上传消息的加密名称、加密数据、源加密坐标和目的加密坐标分别设置为ENA2、EDA2、ECO2和ECO1，从接口表项IE2的接口ID所标识的接口发送该上传消息，执行步骤303；

步骤309：从接口x0接收到该上传消息的数据节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于x0，利用该接口表项的密钥解密该上传消息中的加密名称、加密数据和源加密坐标获取名称、数据和坐标，选择一个数据表，该数据表的表名等于获取的坐标，判断该数据表中是否存在一个数据表项，该数据表项的名称等于获取的名称，如果存在，则将该数据表项的数据设置为获取的数据，否则创建一个数据表项，该数据表项的名称和数据分别等于获取的名称和数据；

步骤310：结束；

感知节点通过上述过程发送上传消息从而在数据节点建立数据表，由于数据表通过加密名称和加密数据来传输从而确保了数据通信的安全性，同时上述过程通过邻居表选择最优的路由路径实现数据通信，进一步提高了上传数据的效率，降低了数据上传的代价和延迟。

图4为本发明所述的数据通信流程示意图。请求消息包含消息ID、加密名称、源加密坐标、目的加密坐标和最终加密坐标；

响应消息包含消息ID、加密名称、加密数据、源加密坐标、目的加密坐标和最终加密坐标；

如果转发节点FN1的坐标为CO1，用户节点U1通过下述过程获取与转发节点FN1链接的传感节点产生的由名称NA1定义的数据：

步骤401：开始；

步骤402：用户节点U1利用网络密钥K0分别加密名称NA1和坐标CO1获取加密名称EN1和加密坐标EC1，用户节点U1发送一个请求消息，该请求消息的消息ID为4，源加密坐标为空，加密名称为EN1，目的加密坐标为空，最终加密坐标为EC1；

步骤403：判断是否传感节点或者用户节点接收到该请求消息，是则执行步骤417，否则执行步骤404；

步骤404：如果数据节点从接口y0接收到该请求消息，则执行步骤409，否则执行步骤405；

步骤405：从接口y1接收到该请求消息的转发节点选择一个接口表项E1，接口表项E1的接口ID等于y1，判断该请求消息的源加密坐标是否为空，如果是，则执行步骤406，否则执行步骤407；

步骤406：从接口y1接收到该请求消息的转发节点利用接口表项E1的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，将该请求消息的源加密坐标设置为获取的加密坐标，利用接口表项E1的密钥分别解密该请求消息中的加密名称、最终加密坐标和源加密坐标获取名称A1、最终坐标FC1和源坐标SC1，从接口y1接收到该请求消息的转发节点选择一个路径表项，该路径表项的生命周期最大，选择一个接口表项E2，接口表项E2的接口ID等于该路径表项的接口ID，利用接口表项E2的密钥分别加密名称A1、最终坐标FC1和源坐标SC1得到加密名称EA1，加密坐标EFC1和加密坐标ESC1，从接口y1接收到该请求消息的转发节点将该请求消息的加密名称、最终加密坐标、源加密坐标和目的加密坐标分别设置为EA1、EFC1、ESC1和该路径表项中的加密坐标，从接口表项E2的接口ID所标识的接口发送该请求消息，执行步骤403；

步骤407：从接口y1接收到该请求消息的转发节点利用接口表项E1的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，如果获取的加密坐标等于该请求消息中的目的加密坐标，则执行步骤408，否则执行步骤417；

步骤408：从接口y1接收到该请求消息的转发节点选择一个路径表项，该路径表项的接口ID等于y1，将该请求消息的目的加密坐标设置为该路径表项的加密坐标，从接口y1转发该请求消息，执行步骤403；

步骤409：从接口y0接收到该请求消息的数据节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于y0，利用该接口表项的密钥解密该请求消息中的加密名称、最终加密坐标和源加密坐标获取名称、最终坐标CO3和源坐标CO4，从接口y0接收到该请求消息的数据节点选择一个数据表，该数据表的表名等于获取的最终坐标CO3，在该数据表中选择一个数据表项，该数据表项的名称等于获取的名称，选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与获取的源坐标之间的距离最近，从该邻居表项的接口ID集合中随机选取一个接口ID FID1，选择一个接口表项E3，接口表项E3的接口ID等于选取的接口ID FID1，利用接口表项E3的密钥分别加密该数据表项中的名称、该数据表项中的数据、最终坐标CO3以及源坐标CO4获取加密名称EA3、加密数据ED3、加密坐标EC3和加密坐标EC4，从接口y0接收到该请求消息的数据节点利用接口表项E3的密钥加密该邻居表项的坐标获取加密坐标EC5，从接口ID FID1标识的接口发送一个响应消息，该响应消息的消息ID为5，加密名称、加密数据、最终加密坐标、源加密坐标和目的加密坐标分别设置为EA3、ED3、EC3、EC4和EC5；

步骤410：判断是否传感节点接收到该响应消息，是执行步骤417，否则执行步骤411；

步骤411：判断是否用户节点U1接收到响应消息，是则执行步骤416，否则执行步骤412；

步骤412：从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于z1，利用该接口表项的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，判断获取的加密坐标等于该响应消息中的目的加密坐标，是则执行步骤413，否则执行步骤414；

步骤413：从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于z1，利用该接口表项的密钥分别解密该响应消息中的加密名称、加密数据、最终加密坐标和源加密坐标获取名称A4、数据D4和最终坐标FC4和源坐标SC4，从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与坐标SC4之间的距离最近，选择接口ID包含在该邻居表项的接口ID集合中的所有接口表项，从这些接口表项中选择一个接口表项E7，接口表项E7的时间戳最小，将接口表项E7的时间戳设置为当前时间，从接口z1接收到该响应消息的转发节点利用接口表项E7的密钥分别加密名称A4、数据D4和最终坐标FC4和源坐标SC4获取加密名称EA4，加密数据ED4、加密坐标EFC4和加密坐标ESC4，利用接口表项E7的密钥加密该邻居表项的坐标获取加密坐标ECO4，从接口z1接收到该响应消息的转发节点将该响应消息的加密名称，加密数据，最终加密坐标、源加密坐标和目的加密坐标分别设置为EA4、ED4、EFC4、ESC4和ECO4，从接口表项E7的接口ID所标识的接口发送该响应消息，执行步骤410；

步骤414：从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于z1，利用该接口表项的密钥加密自己的坐标获取加密坐标，如果获取的加密坐标等于该响应消息中的最终加密坐标，则执行步骤415，否则执行步骤417；

步骤415：从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个接口表项，该接口表项的接口ID等于z1，利用该接口表项的密钥分别解密该响应消息中的加密名称、加密数据、最终加密坐标和源加密坐标获取名称A5、数据D5和最终坐标FC5和源坐标SC5，从接口z1接收到该响应消息的转发节点选择一个接口表项E8，接口表项E8的接口ID等于P0，利用接口表项E8的密钥分别加密名称A5、数据D5和最终坐标FC5和源坐标SC5获取加密名称EA5、加密数据ED5、加密坐标EFC5和加密坐标ESC5，从接口z1接收到该响应消息的转发节点将该响应消息的加密名称，加密数据，最终加密坐标、源加密坐标和目的加密坐标分别设置为EA5、ED5、EFC5、ESC5和空，从接口表项E8的接口ID所标识的接口发送该响应消息，执行步骤410；

步骤416：接收到响应消息用户节点U1利用网络密钥K0解密该响应消息中的加密数据获取数据；

步骤417：结束；

用户节点通过上述过程发送请求消息从数据节点获取传感节点的数据，由于上述过程通过加密数据进行传输，因此实现了数据通信的安全性，同时上述过程通过路径表和坐标实现路由从而提高了数据通信效率。

有益效果：本发明提供了一种基于多路径的物联网智能环境监测系统实现方法，在所述系统中，用户节点通过单播可以快速获取数据从而实现对环境的实时监控，降低了系统成本，提高了系统性能。本发明可应用于道路环境监测、空气污染等领域，具有广泛的应用前景。

实施例1

基于表1的仿真参数，本实施例模拟了本发明中的一种基于多路径的物联网智能环境监测系统实现方法。转发节点EN1启动后，执行步骤101-105定期向邻居转发节点或者邻居数据节点发送一个邻居消息，从接口P0接收到该邻居消息的转发节点或者数据节点选择接口ID等于P0的接口表项并解密该邻居消息中的加密坐标和加密接口ID集合获取坐标和接口ID集合，并建立一个邻居表项，该邻居表项的坐标和接口ID集合分别等于获取的坐标和接口ID集合，例如坐标等于(29，36)，接口ID集合为(IEEE802.11，IEEE802.16)。数据节点启动后，定期执行步骤201-209在每个转发节点建立路径表项，首先数据节点发送发布消息，接收到该发布消息的转发节点创建一个路径表项，例如，该路径表项的接口ID为IEEE802.11，加密坐标为(abxy03fd,4fdcfEB6)，生命周期为500ms。传感节点SN1产生数据后，执行步骤301-310向数据节点发送上传消息上传该数据，数据节点接收到该数据后，创建一个数据表项，例如，该数据表项的名称为temp，数据为18摄氏度，感知节点SN1通过上述过程发送上传消息从而在数据节点建立数据表项，由于上传消息通过加密名称和加密数据来传输从而确保了数据上传的安全性，同时上述过程通过邻居表选择最优的路由路径实现数据上传，进一步提高了上传数据的效率。如果用户节点U1想要获取与转发节点FN1链接的传感节点产生的由名称NA1定义的数据，则执行步骤401-417向数据节点发送请求消息，数据节点收到请求消息后返回一个响应消息，这样用户节点U1获取了该数据，例如用户节点U1获取的数据的名称为temp，数据值16摄氏度。用户节点U1通过上述过程发送请求消息从数据节点获取传感节点的数据，由于上述过程通过加密数据进行传输，因此实现了数据通信的安全性，同时上述过程通过路径表实现路由从而提高了数据通信效率。当用户节点U1距离数据节点距离较远时，数据通信延迟随之增加，当用户节点U1距离数据节点距离较近时，数据通信延迟随之降低，用户节点获取数据的平均延迟为450ms。

表1仿真参数

本发明提供了一种基于多路径的物联网智能环境监测系统实现方法的思路，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。

一种基于多路径的物联网智能环境监测系统实现方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。