一种物联网节点设备低功耗组网通信系统及方法

本发明属于物联网无线通信，具体是一种物联网节点设备低功耗组网通信系统及方法。

背景技术：

1、近年来，随着物联网技术的迅速发展，在智能家居、智慧城市、工业自动化等领域被广泛应用，低功耗通信技术可以让物联网向着更高集成、更低功耗、更久续航和更低成本等方向发展，因此低功耗通信技术也越来越受到人们的重视。

2、在现有技术中，物联网的若干节点之间相互构成一个组网，由组网中的一个节点作为上传节点将各节点的数据集中上传至物联网中，但是，由于单位时间内多数据传输线路存在，而该节点的运行内存存在限制，往往需要等待处理，降低了处理效率；以及该组网在运行过程中，因移动设备的外连接入或上传节点的长时间运行，导致该上传节点处于长时间工作状态，使得该上传节点的电池使用寿命降低。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种物联网节点设备低功耗组网通信系统及方法，提高物联网的节点之间的数据传输效率的同时，确保各节点处于低功耗运行。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种物联网节点设备低功耗组网通信方法，包括以下步骤：步骤一、按照各检测节点的固定位置分布，将各检测节点分别与上传节点建立组网，通过该上传节点将各检测节点对应的实时信息上传至物联网中；

4、步骤二、当上传节点中不存在唤醒节点时，当移动节点上传移动数据或发送工作指令时，移动节点还会向临近的上传节点发送上传指令，上传指令包括该移动节点对应的位置信息、上传链接和信号传输强度；

5、上传节点中的沉睡节点基于上传指令向物联网发送同步指令，物联网基于同步指令将沉睡节点标记为唤醒节点，唤醒节点基于上传链接获取移动数据或工作指令，并将移动数据上传至物联网中，唤醒节点并执行工作指令，进入步骤三；

6、当上传节点中存在唤醒节点时，唤醒节点基于该移动节点的位置信息与物联网中各移动节点中沉睡节点的定位范围进行对比，若位置信息与定位范围一致，则获取对应的沉睡节点信息，并将预唤醒指令和该移动节点的上传链接发送至该沉睡节点，若位置信息与定位范围不一致，则终止；

7、步骤三、唤醒节点在运行过程中，唤醒节点还会将移动节点的信号传输强度与设定的标椎值进行对比，若信号传输强度大于标椎值，则终止，若信号传输强度小于标椎值，则获取该移动节点的位置信息与沉睡节点的定位范围一致的沉睡节点信息，并将预唤醒指令和该移动节点的上传链接发送至该沉睡节点。

8、采用上述方案后实现了以下有益效果：在移动节点在不同位置上传移动数据或发送工作指令时，通过上传节点中各唤醒节点或沉睡节点进行切换，与现有技术相比，减少同一节点长时间工作时而产生的高功率消耗，从而延长互联网中各上传节点的工作时间。

9、而在数据传输过程中，基于各移动节点与上传节点之间的传输信号强度以及位置关系，对唤醒节点或沉睡节点进行切换，以减少上传节点的功耗，并提高上传节点的数据上传效率，从而减少物联网中的数据传输的并行通道存在，以提高物联网的节点之间的数据传输效率的同时，确保各节点处于低功耗运行。

10、进一步，在步骤二中，在唤醒节点运行过程中，还会将当前时间的数据占用通道与设定的第二限值进行对比，若数据占用通道大于第二限值，则获取该移动节点的位置信息与沉睡节点的定位范围一致的沉睡节点信息，并将预唤醒指令和该移动节点的上传链接发送至该沉睡节点，若数据占用通道小于第二限值，则终止。

11、有益效果：基于当前唤醒节点的网络拥挤程度，对移动节点的上传链接进行转移，以减少该唤醒节点的网络拥堵，并减少移动节点的等待时间，减少物联网中实时存在数据传输通道占用，减少网络拥堵的概率，从而提高物联网的节点之间的数据传输效率。

12、进一步，在步骤二或步骤三中，当沉睡节点基于预唤醒指令进行工作时，该沉睡节点还用于向物联网发送预测指令，物联网基于预测指令调取历史数据，在时间周期内，物联网基于该沉睡节点在历史数据中当前时间内的启动次数，并将启动次数与设定的限定次数进行对比，若启动次数大于限定次数，则物联网向该沉睡节点发送待机指令，该沉睡节点基于待机指令的时序保持唤醒状态，直至待机指令的时序结束，若启动次数小于限定次数，则沉睡节点进入睡眠状态。

13、有益效果：通过沉睡节点减少已处于工作状态的沉睡节点重复启动，便于沉睡节点对后续的工作进行及时处理，从而提高物联网的节点之间的数据传输效率。

14、进一步，在步骤二中，当位置信息与定位范围一致时，唤醒节点基于物联网中各沉睡节点信息的功耗信息，并将功耗信息与第一限值进行对比，若功耗信息小于第一限值，唤醒节点则基于各沉睡节点对应的信号传输强度进行依次对比，得到最大信号传输强度对应的沉睡节点，并将预唤醒指令和该移动节点的上传链接发送至该沉睡节点，若功耗信息大于第一限值，则将各沉睡节点对应的功耗信息进行依次对比，得到最小功耗信息对应的沉睡节点，并将预唤醒指令和该移动节点的上传链接发送至该沉睡节点。

15、有益效果：通过选择信号传输强度最大和功耗最小的沉睡节点作为唤醒节点，在保障沉睡节点与移动节点之间的传输效率，减少功耗损耗，从而使得物联网整体的功耗降低，以延长上传节点的使用时间。

16、进一步，在步骤二中，在上传节点中的沉睡节点或唤醒节点在运行过程中，沉睡节点或唤醒节点将剩余电量与设定的警戒值进行对比，若剩余电量大于警戒值，则终止，若剩余电量小于警戒值，则沉睡节点或唤醒节点向物联网发送深度沉睡指令，物联网基于深度沉睡指令对该沉睡节点或唤醒节点进行标注。

17、有益效果：通过物联网对该沉睡节点或唤醒节点进行标注，使其他的唤醒节点基于标记不会将该沉睡节点或唤醒节点作为发送或比对目标，以减少比对时间，从而提高传输效率。

18、进一步，在步骤二中，物联网基于同步指令将沉睡节点标记为唤醒节点时，唤醒节点用于跨组网处理移动节点的移动数据，以及跨组网执行工作指令。

19、有益效果：通过物联网将沉睡节点标记为唤醒节点，使唤醒节点处于长时间工作状态，便于唤醒节点执行工作指令或将移动数据上传至物联网中。

20、进一步，物联网基于深度沉睡指令对该沉睡节点或唤醒节点进行标注时，物联网基于深度沉睡指令将唤醒节点标记为深度沉睡节点，深度沉睡节点只用于上传组网内各检测节点的实时信息。

21、有益效果：通过对深度沉睡节点的标注，以减少该沉睡节点或唤醒节点的能量损耗，从而延长该沉睡节点或唤醒节点的工作时长。

22、进一步，一种物联网节点设备低功耗组网通信系统，根据上述物联网节点设备低功耗组网通信方法的系统，包括检测节点、移动节点和上传节点；

23、所述检测节点用于固定位置采集外界的实时信息，并将实时信息上传至上传节点；

24、所述移动节点用于无规律采集外界的移动数据，并向上传节点发送上传指令，上传指令包括该移动节点对应的位置信息、上传链接和信号传输强度；

25、所述上传节点用于与各检测节点建立组网，并将各检测节点对应的实时信息集中上传至物联网中；

26、上传节点包括唤醒节点和沉睡节点，所述唤醒节点用于接收实时信息和移动数据，并基于上传指令中的位置信息与信号传输强度选择合适的沉睡节点进行唤醒，并将预唤醒指令和该移动节点的上传链接发送至该沉睡节点；

27、所述沉睡节点基于上传指令或预唤醒指令进行唤醒，并将组网中各检测节点对应的实时信息集中上传至物联网中。

28、有益效果：通过检测节点和移动节点对物联网的基础信息进行采集，为物联网的运行提高基础数据参照对比。

29、通过上传节点与各检测节点组成组网集中上传数据，减少各检测节点分散上传物联网时，多个检测节点之间的相互干扰，造成多数据通道暂用的堵塞，使数据上传更加的方便和快捷。

30、而沉睡节点与唤醒节点之间的切换，便于提高物联网的节点之间的数据传输效率的同时，确保各节点处于低功耗运行。