低功耗连续数据传输方法、无线传感节点及无线传感网络与流程

本公开属于无线传感器技术领域，尤其涉及一种低功耗连续数据传输方法、无线传感节点及无线传感网络。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

现有无线传感器应用时，一般用于数据变化较慢的场所。这是因为无线传感器一般使用电池供电，而现有的电池技术，不足以提供足够的能量密度。因此，通常无线传感器的通信间隔大于等于1秒。如果通信间隔小于1秒，1节锂电池的容量将不能保证无线传感器工作超过1年不更换电池。

目前，为了省电，无线传感器均采用平时休眠，定时唤醒，唤醒后采样数据然后上报的工作模式。但是，发明人发现这种方式的省电效果并不理想。

现有有线传感器系统，多数采用传感器采集数据后，转化为4-20ma标准电流模拟信号送给需要采集数据的设备。发明人还发现，多数老旧设备并不支持无线传感器。

技术实现要素：

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种低功耗连续数据传输方法，其适用于无线传感节点，使得无线传感节点无需实时传输数据，而是等待多次数据采集后，才将数据一次性上传，节省了多次通信耗电的问题，节省了电能资源消耗，提高了无线传感节点的电池使用时间。

本公开提供的一种低功耗连续数据传输方法，适用于无线传感节点，包括：

固定时间间隔自动唤醒；

每次唤醒后采集数据并存储至内存中，之后继续休眠；

当唤醒次数达到预设阈值时，将采集的当前数据和内存中的数据一次性传输至与当前无线传感节点相通讯的设备中。

本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供了一种无线传感节点，包括：

唤醒信号接收模块，其被配置为：固定时间间隔自动唤醒；

a/d采集模块，其被配置为：每次唤醒后采集数据并存储至内存中，之后继续休眠；

无线通信模块，其被配置为：当唤醒次数达到预设阈值时，将采集的当前数据和内存中的数据一次性传输至与当前无线传感节点相通讯的设备中。

在一个或多个实施例中，所述无线传感节点的内存设置于控制器内，所述控制器与唤醒信号接收模块、a/d采集模块和无线通信模块分别相连。

本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供了一种无线传感网络，其包括如上述所述的无线传感节点。

在一个或多个实施例中，所述无线传感节点直接与无线数据控制主机相连。

在一个或多个实施例中，所述无线数据控制主机与模拟数据输出设备相连；所述无线数据控制主机用于将收到的一组数据，按照采集数据的时间间隔，逐个数据地在模拟数据输出设备重现原始信号对应的变化。

在一个或多个实施例中，所述模拟数据输出设备用于输出设备输出采集值对应的4ma-20ma信号。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

(1)本公开提供的低功耗连续数据传输方法和无线传感节点，使得无线传感节点无需实时传输数据，而是等待多次数据采集后，才将数据一次性上传，节省了多次通信耗电的问题，节省了电能资源消耗，提高了无线传感节点的电池使用时间。

(2)本公开提供的一种无线传感网络包含无线传感节点，无线传感节点与无线数据控制主机相连，无线数据控制主机与模拟数据输出设备相连；无线数据控制主机用于将收到的一组数据，按照采集数据的时间间隔，逐个数据地在模拟数据输出设备重现原始信号对应的变化。

(3)本公开提供的一种无线传感网络中的模拟数据输出设备用于输出设备输出采集值对应的4ma-20ma信号，可以远高于通信间隔，采集数据的设备可以得到传感器数据变化的详细信息；老旧设备无需改造，可以直接与无线传感节点兼容。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开的一种低功耗连续数据传输方法流程图。

图2是本公开的一种无线传感节点的结构示意框图。

图3是本公开的一种无线传感网络的结构示意框图。

图4(a)是本公开的无线传感网络中原始信号波形的示意图。

图4(b)是本公开的无线传感网络中模拟数据输出设备输出信号波形的示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

图1是本公开的一种低功耗连续数据传输方法流程图。

如图1所示，本公开的一种低功耗连续数据传输方法，适用于无线传感节点，包括：

s110：固定时间间隔自动唤醒。

例如：无线传感节点内部控制器每间隔100ms自动向其自身的无线传感节点发送一次唤醒信号来唤醒当前无线传感器。

s120：每次唤醒后采集数据并存储至内存中，之后继续休眠；

唤醒之后当前无线传感节点采集数据，采集数据完毕后，当前无线传感节点再进入休眠状态。

s130：当唤醒次数达到预设阈值时，将采集的当前数据和内存中的数据一次性传输至与当前无线传感节点相通讯的设备中。

例如：唤醒次数的预设阈值可为10次，也可根据实际情况来自定义设置。

本公开提供的低功耗连续数据传输方法，使得无线传感节点无需实时传输数据，而是等待多次数据采集后，才将数据一次性上传，节省了多次通信耗电的问题，节省了电能资源消耗，提高了无线传感节点的电池使用时间。

图2是本公开的一种无线传感节点的结构示意框图。

如图1所示，本公开的一种无线传感节点，包括：

(1)唤醒信号接收模块，其被配置为：固定时间间隔自动唤醒；

例如：每间隔100ms自动向自身的无线传感节点发送一次唤醒信号。

(2)a/d采集模块，其被配置为：每次唤醒后采集数据并存储至内存中，之后继续休眠；

唤醒之后当前无线传感节点采集数据，采集数据完毕后，当前无线传感节点再进入休眠状态。

(3)无线通信模块，其被配置为：当唤醒次数达到预设阈值时，将采集的当前数据和内存中的数据一次性传输至与当前无线传感节点相通讯的设备中。

例如：唤醒次数的预设阈值可为10次，也可根据实际情况来自定义设置。

无线通信模块包括但不限于wifi通信模块、蓝牙通信模块和zigbee通信模块。

在一个或多个实施例中，所述无线传感节点的内存设置于控制器内，所述控制器与唤醒信号接收模块、a/d采集模块和无线通信模块分别相连。

本公开提供的无线传感节点，使得无线传感节点无需实时传输数据，而是等待多次数据采集后，才将数据一次性上传，节省了多次通信耗电的问题，节省了电能资源消耗，提高了无线传感节点的电池使用时间。

本公开提供了一种无线传感网络，其包括如图2所示的无线传感节点。

在一个或多个实施例中，所述无线传感节点直接与无线数据控制主机相连。

在具体实施中，无线数据控制主机可为服务器或cpu处理器。

在具体实施中，网关为无线传感节点与无线数据控制主机之间数据传输的桥梁，其用于接收无线传感节点传送来的数据并转发给无线数据控制主机。

在一个或多个实施例中，如图3所示，在无线传感网络中，无线数据控制主机与模拟数据输出设备相连；

无线数据控制主机用于将收到的一组数据，按照采集数据的时间间隔，逐个数据地在模拟数据输出设备重现原始信号对应的变化。

无线数据控制主机收到数据后，将本组数据的第一个数据输出至模拟数据输出设备，同时开始计时，当时间流逝到与无线传感节点采样数据相同的固定间隔时间长度后，将第二个数据输出到模拟数据输出设备。当接受的一组数据都输出到模拟数据输出设备后，再等待一个数据间隔周期，无线传感节点刚好将下一组数据传输到无线数据控制主机。于是，开始将下一组数据的第一个数据输出，以此类推，周而复始，可以一直以晚于无线传感节点一个固定的周期，重新在模拟数据输出设备上重现无线传感节点输入的数据的同样变化趋势的信号。

众所周知，当采样频率大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max>＝2fmax)，其中，fs.max为最大采样频率；采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息。因此，只要无线传感节点采集数据满足采样定理，无需实时传输数据，而是等待多次数据采集后，才将数据一次性上传，同样可以在模拟数据输出设备上重现传感器的原始信号。

在一个或多个实施例中，所述模拟数据输出设备用于输出设备输出采集值对应的4ma-20ma信号。

模拟数据输出设备内包含将数字信号转为模拟信号的dac模块和电流转换模块。dac模块将输出信号转换为对应的电压信号，再由电流转换模块转换为工业标准的4ma-20ma信号。这样就可以接入原先并不支持无线传感器的传统设备。

时间点a0到an是设备运行某一时刻起，等间隔时间的一系列时间点。间隔时间为p毫秒。无线传感节点在a1时间点采集原始信号数据后保存进控制器内存，如图4(a)所示；等到时间点a2时，再次采集原始信号数据保存进单控制器内存；重复操作，直到时间点an。这时，控制器内存中保存有a1到an共n个数据。然后，控制器控制无线通信模块将这n个数据一次传输到无线数据控制主机。通信完成后，在a(n+1)时间点，无线传感节点开始采集下一组数据的第一个数据。

设通信过程需要y毫秒实现，那么an时间点的y毫秒之后，无线数据控制主机收到了这n个数据。这时，对应的时间点是an+y，无线数据控制主机通过控制模拟数据输出设备在4-20ma输出线上重现原始信号在a1点对应的值。间隔p毫秒后，到达a(n+1)+y时间点，无线数据控制主机通过控制模拟数据输出设备在4-20ma输出线上重现原始信号在a2点对应的值。如此，当时间点进展到a(n*2)+y时，收到的一组数据的最后一个数据将在4-20ma输出线上重现。当时间再等待p毫秒后，下一组数据刚好被无线数据控制主机收到。于是，无线数据控制主机开始将下一组数据重现在4-20ma输出线上。

因此，输出信号的波形将滞后原始信号p*n+y毫秒，图4(b)所示。

本公开提供的一种无线传感网络包含无线传感节点，无线传感节点与无线数据控制主机相连，无线数据控制主机与模拟数据输出设备相连；无线数据控制主机用于将收到的一组数据，按照采集数据的时间间隔，逐个数据地在模拟数据输出设备重现原始信号对应的变化。

本公开提供的一种无线传感网络中的模拟数据输出设备用于输出设备输出采集值对应的4ma-20ma信号，可以远高于通信间隔，采集数据的设备可以得到传感器数据变化的详细信息；老旧设备无需改造，可以直接与无线传感节点兼容。

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。