专利名称：无线传感执行网络及其操作方法
技术领域：
本发明涉及一种无线网络领域，具体涉及一种无线传感执行网络及其操作方法。
背景技术：
近年来由于2.4GHz无线传输的广泛应用，因而带动了无线相关产品的发展，无线传感网络(Wireless Sensor Network, WSN)技术彳严然成为一热门的研究主题。无线传感网络是一个高度定制的系统，随着应用不同所需要的背景知识也不同，开发人员必须要了解传感器与执行器(Actuator)的控制方法、无线网络传输协议、处理器周边架构等许多问题，增加了开发无线传感网络应用的困难，也使得开发每个不同应用的系统原型的时间都非常长，无法在短时间内完成无线传感网络应用系统的开发。近年来加上物联网(The Internet Of Things, 10T)的兴起，一个无线感测网络的节点数量往往在数十个至数百个之间，每个节点都被放置在感测区域内不同的地方，若利用传统无线传感网络的烧录流程，必须利用JTAG(Joint Test Action Group,联合测试行动组织)、USB (Universal Serial Bus,通用串行总线)等线材进行现场烧录，一旦有节点需要更新程序，势必耗费许多人力与时间成本。
发明内容
为了有效降低无线传感网络应用系统的原型的开发时间与难度，以及远程节点程序更新时所耗费的成本，提出一种无线传感执行网络及其操作方法，以图形语言为基础的设计工具，让开发者通过图形来开发无线传感网络的应用程序，快速设计系统原型(RapidPrototyping),并将网关(Gateway)连接到网络，开发者可以通过任何可连接网络的装置来远程编码更新(Remote Code Update)节点程序。本发明提供一种无线传感执行网络，包括:至少一传感器，感测周遭环境的情况以产生一转换条件，所述转换条件对应一转换条件编号；至少一执行器，由一驱动信号来驱动所述至少一执行器；以及一网关，接收与所述转换条件编号的传感器相对应的转换条件，根据该所述网关中的一编码表，将一使能状态编号转换至满足所述转换条件编号的转换条件的一转换状态编号，并执行所述转换状态编号所调用的函数以产生所述驱动信号来驱动所述至少一执行器。本发明还提供一种无线传感执行网络的操作方法，所述无线传感执行网络包括至少一传感器、至少一执行器及一网关，所述操作方法包括下列步骤:由所述至少一传感器感测周遭环境的情况以产生一转换条件，所述转换条件对应一转换条件编号；通过一驱动信号驱动所述至少一执行器；由所述网关接收与所述转换条件编号相对应的传感器的转换条件；以及
根据所述网关的一编码表，由所述网关将一使能状态编号转换至满足所述转换条件的一转换状态编号，并执行所述转换状态编号所调用的函数以产生该驱动信号来驱动所述至少一执行器。
图1为本发明的无线传感执行网络的示意图；图2为本发明的网关的框图；图3为本发明的GRAFCET图形描述语言的基本架构图；图4为本发明的GRAFCET图形描述语言的Divergent AND的图形及语言的图示；图5为本发明的GRAFCET图形描述语言的Divergent OR的图形及语言的图示；图6为本发明的GRAFCET图形描述语言的Convergent AND的图形及语言的图示；图7为本发明的GRAFCET图形描述语言的Convergent OR的图形及语言的图示；以及图8为本发明以GRAFCET图形描述语言描述智能家庭的图示。
具体实施例方式为了使本发明所属技术领域的一般技术人员能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的较佳实施例，并结合附图，详细说明本发明的技术方案和目的。图1为本发明的无线传感执行网络的示意图。在图1中，无线传感执行网络20包括一个或多个传感器221.....22N、一个或多个执行器241.....24N及网关26。传感器221.....22N感测周遭环境的情况以产生转换条件，而该转换条件对应转
换条件编号。网关26接收与转换条件编号相对应的传感器221.....22N的转换条件。根
据网关26中的编码表，由网关26将使能状态编号转换为满足该转换条件的转换状态编号，并执行该转换状态编号所调用的函数以产生一驱动信号来驱动执行器241.....24N。其中，网关26与传感器221、...、22N之间的通信协议为UART (UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter,通用异步接收器 / 发射器)、SPI (SerialPeripheral Interface,串行外围接口)或 I2C(Inter-1ntegrated Circuit,内部集成电路)。传感器221.....22N例如以ZigBee无线通信方式将转换条件传送至网关26。图2为本发明的网关的框图。在图2中，网关26可以是微处理器，该微处理器包括作为随机存取存储器的SRAM 30、作为只读存储器的Flash ROM 32、CPU (中央处理单元)34以及收发器36。SRAM 30用以储存编码表。Flash ROM 32用以储存函数(Function)及虚拟机(该虚拟机用以执行编码表)。CPU 34用以接收传感器221.....22N所产生的转换条件、执行虚拟机及函数以产
生驱动信号、将驱动信号传送至执行器241.....24N、及接收收发器36所传送的编码表并
将其储存在SRAM 30。收发器36从无线传感执行网络20外部的网络40以有线或无线方式接收编码表并将其传送至CPU 34。其中，网络40是为有线或无线的互联网、局域网或云计
算在图1中，通过远程终端42的翻译器44将使用图形描述语言的一应用程序翻译成编码表。该应用程序是通过远程终端42的编辑器46将无线传感执行网络20以图形描述语言方式编辑而成。所述远程终端42是电脑、平板电脑或智能手机。如表I所示，编码表包括无线传感执行网络20的状态数量、转换条件数量、动作数量、转换条件阵列及动作阵列等各栏位。状态数量的栏位记录无线传感执行网络20总共有几个状态，转换条件数量的栏位记录无线传感执行网络20总共有几个转换条件，动作数量的栏位记录无线传感执行网络20总共有几个函数被调用，转换条件阵列的栏位记录不同状态间的转换条件，动作阵列的栏位记录每个状态所要执行的函数编号。
权利要求
1.一种无线传感执行网络，包括: 至少一传感器，感测周遭环境的情况以产生一转换条件，所述转换条件对应一转换条件编号； 至少一执行器，由一驱动信号来驱动所述至少一执行器；以及 一网关，接收与所述转换条件编号相对应的传感器的所述转换条件，根据所述网关中的一编码表将一使能状态编号转换为满足所述转换条件的一转换状态编号，并执行所述转换状态编号所调用的函数以产生所述驱动信号来驱动所述至少一执行器。
2.如权利要求1所述的无线传感执行网络，其特征在于，所述编码表包括无线传感执行网络的一状态数量、一转换条件数量、一动作数量、一转换条件阵列以及一动作阵列。
3.如权利要求2所述的无线传感执行网络，其特征在于，所述转换条件阵列包括所述使能状态编号、所述转换状态编号、所述转换条件数量、一转换条件描述符指示以及一函数编号。
4.如权利要求2所述的无线传感执行网络，其特征在于，所述动作阵列包括所述使能状态编号、一函数数量、一动作描述符指示以及一函数编号。
5.如权利要求1所述的无线传感执行网络，其特征在于，所述网关根据所述编码表将所述使能状态编号转换为满足所述转换条件的两个转换状态编号，并执行所述两个转换状态编号所调用的函数以产生所述驱动信号来驱动所述至少一执行器。
6.如权利要求1所述的无线传感执行网络，其特征在于，所述网关接收与一第一转换条件编号相对应的一第一传感器的所述转换条件以及与一第二转换条件编号相对应的一第二传感器的所述转换条件，所述网关根据所述编码表将所述使能状态编号转换为满足所述第一转换条件编号的转换条件的一第一转换状态编号以及将所述使能状态编号转换为满足所述第二转换条件编号的转换条件的一第二转换状态编号，并执行所述第一转换状态编号及所述第二转换状态编号所分别调用的函数以产生所述驱动信号来驱动所述至少一执行器。
7.如权利要求1所述的无线传感执行网络，其特征在于，所述网关根据所述编码表将一第一使能状态编号和/或一第二使能状态编号转换为满足所述转换条件的所述转换状态编号，并执行所述转换状态编号所调用的函数以产生所述驱动信号来驱动所述至少一执行器。
8.如权利要求1所述的无线传感执行网络，其特征在于，所述网关接收与一第一转换条件编号相对应的一第一传感器的所述转换条件以及与一第二转换条件编号相对应的一第二传感器的所述转换条件，所述网关根据所述编码表将一第一使能状态编号转换为满足所述第一转换条件编号的转换条件的转换状态编号和/或将一第二使能状态编号转换为满足所述第二转换条件编号的转换条件的转换状态编号，并执行所述转换状态编号所调用的函数以产生所述驱动信号来驱动所述至少一执行器。
9.如权利要求1所述的无线传感执行网络，其特征在于，所述网关是一微处理器，所述微处理器包括: 一随机存取存储器，储存所述编码表； 一只读存储器，储存函数及用以执行所述编码表的一虚拟机； 一中央处理单元，接收所述转换条件、执行函数及所述虚拟机以产生所述驱动信号、传送所述驱动信号至所述至少一执行器、及接收所述编码表并将其储存在所述随机存取存储器中；以及 一收发器，接收所述编码表并将其传送至所述中央处理单元。
10.如权利要求1所述的无线传感执行网络，其特征在于，所述网关与所述至少一传感器之间的通信协议为UART、SPI及I2C中的一种。
11.如权利要求1所述的无线传感执行网络，其特征在于，所述至少一传感器以ZigBee无线通信方式将所述转换条件传送至所述网关。
12.如权利要求1所述的无线传感执行网络，其特征在于，所述网关经由网络接收所述编码表。
13.如权利要求12所述的无线传感执行网络，其特征在于，所述网络是互联网、局域网及云计算中的一种。
14.如权利要求1所述的无线传感执行网络，其特征在于，所述编码表是通过一远程终端的一翻译器将使用图形描述语言的一应用程序翻译而成。
15.如权利要求14所述的无线传感执行网络，其特征在于，所述应用程序是通过所述远程终端的一编辑器将所述无线传感执行网络编辑而成。
16.如权利要求14所述的无线传感执行网络，其特征在于，所述远程终端是一电脑、一平板电脑及一智能手机的其中一种。
17.一种无线传感执行网络的操作方法，所述无线传感执行网络包括至少一传感器、至少一执行器及一网关，所述操作方法包括下列步骤: 由所述至少一传感器感测周遭环境的情况以产生一转换条件，所述转换条件对应一转换条件编号； 通过一驱动信号驱动所述至少一执行器； 由所述网关接收与所述转换条件编号相对应的传感器的所述转换条件；以及 根据所述网关的一编码表通过所述网关将一使能状态编号转换为满足所述转换条件的一转换状态编号，并执行所述转换状态编号所调用的函数以产生所述驱动信号来驱动所述至少一执行器。
18.如权利要求17所述的操作方法，其特征在于，所述编码表包括无线传感执行网络的一状态数量、一转换条件数量、一动作数量、一转换条件阵列及一动作阵列。
19.如权利要求18所述的操作方法，其特征在于，所述转换条件阵列包括所述使能状态编号、所述转换状态编号、所述转换条件数量、一转换条件描述符指示、及一函数编号。
20.如权利要求18所述的操作方法，其特征在于，所述动作阵列包括所述使能状态编号、一函数数量、一动作描述符指示、及一函数编号。
21.如权利要求17所述的操作方法，其特征在于，根据所述编码表通过所述网关将所述使能状态编号转换为满足所述转换条件的两个转换状态编号，并执行所述两个转换状态编号所调用的函数以产生所述驱动信号来驱动所述至少一执行器。
22.如权利要求17所述的操作方法，其特征在于， 由所述网关接收与一第一转换条件编号相对应的一第一传感器的所述转换条件以及与一第二转换条件编号相对应的一第二传感器的所述转换条件；以及 根据所述编码表由所述网关将所述使能状态编号转换为满足所述第一转换条件编号的转换条件的一第一转换状态编号以及将所述使能状态编号转换为满足所述第二转换条件编号的转换条件的一第二转换状态编号，并执行所述第一转换状态编号及所述第二转换状态编号所分别调用的函数以产生所述驱动信号来驱动所述至少一执行器。
23.如权利要求17所述的操作方法，其特征在于，根据所述编码表由所述网关将一第一使能状态编号和/或一第二使能状态编号转换为满足所述转换条件的所述转换状态编号，并执行所述转换状态编号所调用的函数以产生所述驱动信号来驱动所述至少一执行器。
24.如权利要求17所述的操作方法，其特征在于， 由所述网关接收与一第一转换条件编号相对应的一第一传感器的所述转换条件以及与一第二转换条件编号相对应的一第二传感器的所述转换条件；以及 根据所述编码表通过所述网关将一第一使能状态编号转换为满足所述第一转换条件编号的转换条件的转换状态编号和/或将一第二使能状态编号转换为满足所述第二转换条件编号的转换条件的转换状态编号，并执行所述转换状态编号所调用的函数以产生所述驱动信号来驱动所述至少一执行器。
25.如权利要求17所述的操作方法，其特征在于，所述网关是一微处理器，所述微处理器包括一随机存取存储器、一只读存储器、一中央处理单元及一收发器，包括: 由所述随机存取存储器储存所述编码表； 由所述只读存储器储存函数及用以执行所述编码表的一虚拟机； 由所述中央处理单元接收所述转换条件、执行函数及所述虚拟机以产生所述驱动信号、将所述驱动信号传送至所述至少一执行器、及接收所述编码表并将其储存在所述随机存取存储器中；以及 由所述收发器接收所述编码表并`将其传送至所述中央处理单元。
26.如权利要求17所述的操作方法，其特征在于，由所述至少一传感器以ZigBee无线通信方式将所述转换条件传送至所述网关。
27.如权利要求17所述的操作方法，其特征在于，由所述网关经由无线网络接收所述编码表。
28.如权利要求17所述的操作方法，其特征在于，通过一远程终端的一翻译器将使用图形描述语言的一应用程序翻译成所述编码表。
29.如权利要求28所述的操作方法，其特征在于，通过所述远程终端的一编辑器将所述无线传感执行网络编辑成所述应用程序。
全文摘要
本发明提供一种无线传感执行网络，其包含至少一传感器，感测周遭环境的情况以产生一转换条件，所述转换条件对应一转换条件编号；至少一执行器，由一驱动信号来驱动执行器；以及一网关，接收与转换条件编号相对应的传感器的转换条件，根据网关的一编码表将一使能状态编号转换为满足转换条件的一转换状态编号，并执行转换状态编号所调用的函数以产生驱动信号来驱动执行器。
文档编号H04W84/18GK103188826SQ20111045990
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者陈庆瀚, 戴嘉宏, 柳家玮, 谢欣蓓 申请人:中央大学