適用于風(fēng)能梯度氣象觀測的無線數(shù)據(jù)傳輸方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)傳輸方法，尤其是一種適用于風(fēng)能梯度氣象觀測的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，屬于無線通信的【技術(shù)領(lǐng)域】。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述適用于風(fēng)能梯度氣象觀測的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，在鐵塔上安裝所需用于采集風(fēng)向風(fēng)速傳感器及溫濕度傳感器檢測數(shù)據(jù)的無線智能節(jié)點，所述無線智能節(jié)點將采集的檢測數(shù)據(jù)無線傳輸至鐵塔上的無線智能協(xié)調(diào)器，且無線智能節(jié)點與無線智能協(xié)調(diào)器間采用時隙通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，供電布線簡單可靠，能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性及完整性，安裝維護(hù)方便，實用可靠。
【專利說明】適用于風(fēng)能梯度氣象觀測的無線數(shù)據(jù)傳輸方法【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)傳輸方法，尤其是一種適用于風(fēng)能梯度氣象觀測的無線數(shù)據(jù) 傳輸方法，屬于風(fēng)能梯度氣象觀測無線通信的【技術(shù)領(lǐng)域】?！颈尘凹夹g(shù)】[0002]在現(xiàn)有的風(fēng)能梯度氣象觀測中，安裝在鐵塔上不同梯度的傳感器主要通過有線集 中的方式接入數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，鐵塔上的所有傳感器全部通過線纜接入塔底的多個數(shù)據(jù)采集 器，其中包括一個主采集器5和多個分采集器4，分采集器4和主采集器5之間通過CAN總 線的有線通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；在該傳輸方式中，信號、通信和電源線纜貫穿塔身，長度 最多可達(dá)200米。如圖1所示:溫濕度傳感器I及風(fēng)向風(fēng)速傳感器2安裝于鐵塔3上，鐵塔 3的底部安裝主采集器5以及若干分采集器4，分采集器4與主采集器5采用CAN總線連接， 分采集器4及主采集器5采用電源箱6進(jìn)行供電。[0003]如圖5所示:分采集器4與主采集器5進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，在上行過程中，分采集器 4采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行ASCII編碼，CAN總線實時發(fā)送，主采集器5通過CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的實時 接收，ASCII解碼以及數(shù)據(jù)處理。如圖6所示:在下行過程中，主采集器5根據(jù)需要生成命 令，然后進(jìn)行ASCII編碼及CAN總線實時發(fā)送，分采集器4通過CAN總線實時接收，然后進(jìn) 行ASCII解碼及命令響應(yīng)。[0004]主采集器和分采集器之間的數(shù)據(jù)傳輸頻率為每秒I次。[0005]現(xiàn)有的風(fēng)能梯度氣象觀測系統(tǒng)在實際應(yīng)用中主要面臨兩大問題:I)、大量的信號、通信和電源線纜不利于工作人員在高空對鐵塔上的設(shè)備進(jìn)行安裝和 維護(hù)。[0006]2)、高空的線纜容易遭受雷擊，給設(shè)備造成損害。[0007]目前無線通信技術(shù)在許多領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，通過在所要求的觀測梯度放 置無線智能節(jié)點，完成該梯度的氣象數(shù)據(jù)采集功能，并以無線組網(wǎng)的傳輸方式替代傳統(tǒng)的 有線集中的傳輸方式，可以消除鐵塔上的線纜，進(jìn)而有效解決了鐵塔上有線傳輸所面臨的 問題。但是在風(fēng)能梯度氣象觀測的特殊應(yīng)用場合，采用無線通信技術(shù)有以下幾個方面的挑 戰(zhàn):I )、24小時不間斷工作的條件下,鐵塔上無線智能節(jié)點的節(jié)能和供電問題。[0008]2 )、全天候條件下無線通信傳輸?shù)目煽啃?。[0009]3)、無線通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和完整性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種適用于風(fēng)能梯度氣象觀測 的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，其能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性及完整性，供電布線簡單可靠，安裝維護(hù) 方便，實用可靠。[0011]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述適用于風(fēng)能梯度氣象觀測的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，在鐵塔上安裝所需用于采集風(fēng)向風(fēng)速傳感器及溫濕度傳感器檢測數(shù)據(jù)的無線智能節(jié) 點，所述無線智能節(jié)點將采集的檢測數(shù)據(jù)無線傳輸至鐵塔上的無線智能協(xié)調(diào)器，且無線智 能節(jié)點與無線智能協(xié)調(diào)器間采用時隙通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。[0012]所述無線智能協(xié)調(diào)器位于鐵塔的底部，無線智能節(jié)點與無線智能協(xié)調(diào)器間呈星型 網(wǎng)；無線智能節(jié)點與無線智能協(xié)調(diào)器間采用IEEE-802.15.4協(xié)議的無線數(shù)據(jù)傳輸。[0013]所述無線智能節(jié)點與無線智能協(xié)調(diào)器采用時隙通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，時隙周 期為一分鐘；其中，無線智能節(jié)點在時隙周期內(nèi)配置有上報數(shù)據(jù)時隙、上報請求時隙、大數(shù) 據(jù)傳輸時隙以及安全時隙。[0014]所述無線智能協(xié)調(diào)器通過無線通信模塊將統(tǒng)計后的無線智能節(jié)點的觀測數(shù)據(jù)無 線傳輸至后臺監(jiān)控服務(wù)器。[0015]所述無線智能節(jié)點與無線智能協(xié)調(diào)器間采用分布式算法計算氣象觀測數(shù)據(jù)，由無 線智能節(jié)點對采集風(fēng)向風(fēng)速傳感器及溫濕度傳感器的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計算，將秒級的采 樣數(shù)據(jù)處理成分鐘級統(tǒng)計數(shù)據(jù)，且無線智能節(jié)點向無線智能協(xié)調(diào)器僅傳輸處理過的數(shù)據(jù)；無線智能協(xié)調(diào)器通過解析每個無線智能節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)能直接得到所述無線智能節(jié) 點所在觀測梯度的一分鐘的氣象數(shù)據(jù)，并能通過計算獲得二分鐘和十分鐘的氣象數(shù)據(jù)。[0016]所述無線智能節(jié)點與無線智能協(xié)調(diào)器間具有重發(fā)補收機制，在時隙通信機制的時 隙周期內(nèi)，無線智能節(jié)點在數(shù)據(jù)發(fā)送失敗的情況下，將等待短暫的延時后進(jìn)行數(shù)據(jù)重發(fā)，重 發(fā)次數(shù)最多不超過三次，超過三次，將放棄重發(fā)，并將數(shù)據(jù)存儲在無線智能節(jié)點的本地；數(shù)據(jù)的積壓信息通過上報數(shù)據(jù)時隙的上報數(shù)據(jù)上傳給無線智能協(xié)調(diào)器，無線智能協(xié)調(diào) 器和無線智能節(jié)點在上報請求時隙內(nèi)，約定補收策略，并在大數(shù)據(jù)傳輸時隙內(nèi)，完成無線智 能協(xié)調(diào)器對無線智能節(jié)點的積壓數(shù)據(jù)的補收。[0017]所述無線智能協(xié)調(diào)器與所有的無線智能節(jié)點間設(shè)置時間同步機制，所述時間同步 機制以無線智能協(xié)調(diào)器的時間為基準(zhǔn)時間，無線智能協(xié)調(diào)器將和所有的無線智能節(jié)點進(jìn)行 時間同步，無線智能節(jié)點在上報請求時隙內(nèi)向無線智能協(xié)調(diào)器發(fā)送含有本地時間的請求指 令，無線智能協(xié)調(diào)器判斷無線智能節(jié)點與自身的時間差，當(dāng)時間差超過無線智能協(xié)調(diào)器內(nèi) 的限定閥值則啟動對無線智能節(jié)點的時間配置。[0018]所述無線智能節(jié)點還連接鐵塔上的輻射傳感器及氣壓傳感器，無線智能節(jié)點將采 集的輻射傳感器及氣壓傳感器的檢測數(shù)據(jù)無線傳輸至無線智能協(xié)調(diào)器。[0019]所述無線通信模塊包括GPRS模塊、3G模塊或4G模塊。[0020]本發(fā)明的優(yōu)點:安裝在鐵塔上的若干無線智能節(jié)點與鐵塔底部的無線智能協(xié)調(diào)器 形成無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，無線智能節(jié)點與無線智能協(xié)調(diào)器采用無線傳輸，并采用太陽能供 電，解決了在現(xiàn)有鐵塔上布線困難的問題，且能保證無線通信傳輸?shù)娜旌蚩煽啃?，?shù)據(jù)傳 輸?shù)膶崟r性及完整性，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝維護(hù)方便，實用可靠。【專利附圖】

【附圖說明】[0021]圖1為現(xiàn)有風(fēng)能梯度氣象觀測的結(jié)構(gòu)示意圖。[0022]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。[0023]圖3為本發(fā)明無線智能節(jié)點的結(jié)構(gòu)框圖。[0024]圖4為本發(fā)明無線智能協(xié)調(diào)器的結(jié)構(gòu)框圖。[0025]圖5為現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳輸上行過程的流程示意圖。[0026]圖6為現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳輸下行過程的流程示意圖。[0027]圖7為本發(fā)明數(shù)據(jù)傳輸上行過程的流程示意圖。[0028]圖8為本發(fā)明數(shù)據(jù)傳輸下行過程的流程示意圖。[0029]圖9為本發(fā)明無線智能節(jié)點進(jìn)行時隙通信的時隙分配圖。[0030]圖10為本發(fā)明無線智能協(xié)調(diào)器進(jìn)行時隙通信的時隙分配圖。[0031]附圖標(biāo)記說明:1_溫濕度傳感器、2-風(fēng)向風(fēng)速傳感器、3-鐵塔、4-分采集器、5-主 采集器、6-電源箱、7-太陽能板、8-無線智能節(jié)點、9-無線智能協(xié)調(diào)器、10-節(jié)點蓄電池、11-節(jié)點無線傳輸模塊、12-節(jié)點處理器、13-節(jié)點太陽能板接口、14-節(jié)點傳感器接口、 15-協(xié)調(diào)器蓄電池、16-協(xié)調(diào)器無線傳輸模塊、17-GPRS模塊、18-協(xié)調(diào)器處理器、19-協(xié)調(diào)器 傳感器接口、20-協(xié)調(diào)器太陽能板接口、21-輻射傳感器及22-氣壓傳感器。【具體實施方式】[0032]下面結(jié)合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。[0033]如圖2、圖3和圖4所示:為了能夠在風(fēng)能梯度氣象觀測中實現(xiàn)可靠、實用的無線 數(shù)據(jù)傳輸方法，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性及完整性，在風(fēng)能梯度氣象觀測系統(tǒng)中進(jìn)行無線數(shù) 據(jù)傳輸?shù)姆椒?在鐵塔3上安裝所需用于采集風(fēng)向風(fēng)速傳感器2及溫濕度傳感器I檢測 數(shù)據(jù)的無線智能節(jié)點8，所述無線智能節(jié)點8將采集的檢測數(shù)據(jù)無線傳輸至鐵塔3上的無線 智能協(xié)調(diào)器9，且無線智能節(jié)點8與無線智能協(xié)調(diào)器9間采用時隙通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。[0034]具體地，為了實現(xiàn)風(fēng)能梯度氣象的觀測，在鐵塔3的不同梯度上安裝風(fēng)向風(fēng)速傳 感器2以及溫濕度傳感器I，每一個梯度上一般安裝一個風(fēng)向風(fēng)速傳感器2及一個溫濕度傳 感器1，在具體實施時，可以根據(jù)需要在鐵塔3上安裝所需數(shù)量的風(fēng)向風(fēng)速傳感器2及溫濕 度傳感器1，所述梯度是指在鐵塔3上滿足氣象觀測的規(guī)定高度值。此外，鐵塔3上還可以 安裝有輻射傳感器21及氣壓傳感器22，無線智能節(jié)點8還同時采集輻射傳感器21及氣壓 傳感器22的檢測數(shù)據(jù)，然后無線智能節(jié)點8將采集的溫濕度傳感器1、風(fēng)向風(fēng)速傳感器2、 輻射傳感器21及氣壓傳感器22的檢測數(shù)據(jù)傳輸至無線智能協(xié)調(diào)器9。[0035]為了能夠?qū)︼L(fēng)向風(fēng)速傳感器2、溫濕度傳感器1、輻射傳感器21及氣壓傳感器22 的檢測數(shù)據(jù)采集傳輸，本發(fā)明實施例中，鐵塔3上的每個觀測梯度安裝無線智能節(jié)點8，通 過無線智能節(jié)點8采集所在梯度上風(fēng)向風(fēng)速傳感器2、溫濕度傳感器1、輻射傳感器21及氣 壓傳感器22的檢測數(shù)據(jù)，從而在鐵塔3上形成風(fēng)能梯度氣象的觀測。[0036]所述無線智能協(xié)調(diào)器9位于鐵塔3的底部，無線智能節(jié)點8與無線智能協(xié)調(diào)器9 間呈星型網(wǎng)；無線智能節(jié)點8與無線智能協(xié)調(diào)器9間采用IEEE-802.15.4協(xié)議的無線數(shù)據(jù) 傳輸。[0037]進(jìn)一步地，本發(fā)明實施例中，綜合考慮功耗、鐵塔應(yīng)用環(huán)境和可靠性三個方面因 素，無線智能節(jié)點8與無線智能協(xié)調(diào)器9間的無線傳輸方式選用適用于低功耗應(yīng)用的 IEEE-802.15.4協(xié)議，并使用世界范圍通用的2.4Ghz通信頻段。802.15.4協(xié)議的通信設(shè)備 具有極低的功耗，適用于太陽能供電方式。802.15.4協(xié)議要求通信環(huán)境可視，與鐵塔現(xiàn)場環(huán) 境相符，同時，802.15.4信號的波長和雨滴的直徑相差較大，不受雨衰的影響，傳輸距離也 滿足 200 米的要求。802.15.4 協(xié)議本身具有 CSMA (Carrier Sense Multiple Access)防沖突碰撞機制，并采用了 DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)直接序列擴頻的信號調(diào)制技術(shù)，在協(xié)議本身的可靠性上優(yōu)于常見的藍(lán)牙、wif i協(xié)議。[0038]在802.15.4協(xié)議的基礎(chǔ)上，無線智能節(jié)點8與無線智能協(xié)調(diào)器9間形成星型網(wǎng)， 其中星型網(wǎng)的中心點無線智能協(xié)調(diào)器9可分布在鐵塔3的底層，而其余各無線智能節(jié)點8 分布在鐵塔3上的不同觀測梯度。由于星型網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(即本發(fā)明實施例中為無線智能節(jié)點8)與中心節(jié)點(即本發(fā)明實施例中的無線智能協(xié)調(diào)器9)之間單跳傳輸，不存在路由轉(zhuǎn)發(fā)機制，因此傳輸?shù)目煽啃浴⒑蜁r延性都能達(dá)到最優(yōu)，整網(wǎng)的節(jié)點間的傳輸性能可等價于點對點傳輸?shù)男阅?，同時能滿足風(fēng)能梯度氣象觀測系統(tǒng)的使用要求。目前，在風(fēng)能梯度氣象系統(tǒng)中，風(fēng)能梯度氣象觀測最多為13個，覆蓋范圍點對點最遠(yuǎn)距離不超過200米。[0039]所述無線智能節(jié)點8的電源端、無線智能協(xié)調(diào)器9的電源端與對應(yīng)的太陽能板7 連接。即無線智能節(jié)點8與無線智能協(xié)調(diào)器9間采用太陽能板進(jìn)行供電。[0040]如圖7和圖8所示:本發(fā)明實施例中，無線智能節(jié)點8與無線智能協(xié)調(diào)器9采用時隙通信方式傳輸數(shù)據(jù)，即無線智能協(xié)調(diào)器9被動接收，無線智能節(jié)點8主動上報的傳輸機制。每次通信，均由無線智能節(jié)點8進(jìn)行發(fā)起?？紤]到功耗因素，無線智能協(xié)調(diào)器9處于實時監(jiān)聽狀態(tài)、無線智能節(jié)點8在通信完成后進(jìn)入睡眠狀態(tài)，降低功耗。為了進(jìn)一步降低無線通信的功耗，增加無線通信的傳輸效率，本發(fā)明摒棄原有的實時響應(yīng)通信方式和一秒鐘的傳輸頻率，更改為:時隙通信機制。[0041]所述無線智能節(jié)點8與無線智能協(xié)調(diào)器9采用時隙通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，時隙周期為一分鐘；其中，無線智能節(jié)點8在時隙周期內(nèi)配置有上報數(shù)據(jù)時隙、上報請求時隙、大數(shù)據(jù)傳輸時隙以及安全時隙。其中，上報數(shù)據(jù)時隙是指在該時隙內(nèi)，無線智能節(jié)點8 在設(shè)定時刻向無線智能協(xié)調(diào)器9主動上報數(shù)據(jù)，所述主動上報的數(shù)據(jù)包括對溫濕度傳感器1、風(fēng)向風(fēng)速傳感器2進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)和所述無線智能節(jié)點8的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，無線智能節(jié)點8的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)包括無線智能節(jié)點8的工作電壓、電路板當(dāng)前溫度、設(shè)備的告警信息以及積壓數(shù)據(jù)信息。上報請求時隙是指在該時隙內(nèi)，無線智能節(jié)點8在設(shè)定時刻向無線智能協(xié)調(diào)器9主動發(fā)送詢問請求指令，無線智能協(xié)調(diào)器9給予響應(yīng)，期間完成無線智能節(jié)點8的參數(shù)配置功能，并制定大數(shù)據(jù)傳輸時隙傳輸類型，對無線智能節(jié)點8的參數(shù)配置包括無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置、傳感器類型配置和時間配置，大數(shù)據(jù)傳輸類型包括數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)補發(fā)以及無線智能協(xié)調(diào)器9向無線智能節(jié)點8傳輸系統(tǒng)文件，系統(tǒng)文件可以用來對無線智能節(jié)點8 進(jìn)行系統(tǒng)更新。大數(shù)據(jù)傳輸時隙是指在該時隙內(nèi)，無線智能節(jié)點8和無線智能協(xié)調(diào)器9根據(jù)上報請求時隙制定的傳輸類型完成無線智能節(jié)點8的數(shù)據(jù)查詢、積壓數(shù)據(jù)的補收或系統(tǒng)文件的傳輸。安全時隙是指在該時隙內(nèi)，無線智能節(jié)點8和無線智能協(xié)調(diào)器9之間不允許有任何通信動作發(fā)生。[0042]本發(fā)明實施例中，無線智能節(jié)點8可以根據(jù)需要配置上報數(shù)據(jù)時隙、上報請求時隙、大數(shù)據(jù)傳輸時隙以及安全時隙的具體時間，以適應(yīng)不同的需求，同時與無線智能協(xié)調(diào)器 9的數(shù)據(jù)傳輸匹配；具體實施時，無線智能節(jié)點8在時隙周期的0-5s為上報數(shù)據(jù)時隙，在 20s^30s為上報請求時隙，在35iT55s為大數(shù)據(jù)傳輸時隙，其余為安全時隙。本發(fā)明實施例中，無線智能協(xié)調(diào)器9在整分鐘的15s時向后臺監(jiān)控服務(wù)器上報數(shù)據(jù)，具體地，無線智能協(xié)調(diào)器9通過無線通信方式將統(tǒng)計后 的各梯度觀測數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_監(jiān)控服務(wù)器內(nèi)；無線智能協(xié)調(diào)器9在一分鐘的其他時間均為實時響應(yīng)時隙。[0043]具體地，將數(shù)據(jù)上報的時間劃分在0_5s，參數(shù)配置劃分在20s-30s，數(shù)據(jù)查詢等 需要大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r隙劃分在35s-55s，通常在沒有大數(shù)據(jù)傳輸?shù)那樾蜗?，每分鐘只?0s-5s的數(shù)據(jù)上報間隙和20s-30s的參數(shù)配置時隙是無線通信的活躍期，活躍期內(nèi)的時間 將根據(jù)無線智能節(jié)點8本身的局域網(wǎng)地址號均分到每個無線智能節(jié)點8，故每個無線智能 節(jié)點8都會在活躍期內(nèi)某個固定時刻醒來，完成自身通信任務(wù)之后迅速進(jìn)入睡眠模式；在 鐵塔3的風(fēng)能梯度氣象觀測系統(tǒng)中，每個無線智能節(jié)點8的醒來時刻不同，能夠避免沖突。 由于涉及到實際數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間很短，因此每個無線智能節(jié)點8在一分鐘內(nèi)實際喚醒工作 的時間累計不會超過5s，通過該時隙劃分方式，最大限度的避免了節(jié)點之間的無線通信的 沖突，同時又極大的降低了無線智能節(jié)點8的功耗。[0044]本發(fā)明實施例中，一分鐘的時隙周期的設(shè)計，來源于氣象觀測規(guī)范對原始數(shù)據(jù)進(jìn) 行計算分鐘瞬時值、一分鐘平均值、二分鐘平均值、十分鐘平均值和挑選分鐘極值的要求。[0045]在現(xiàn)有的風(fēng)能梯度氣象觀測系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸計算方式為集中式，所有原始數(shù)據(jù) 匯集到所謂的主采集器5，由主采集器5匯聚秒級的采樣數(shù)據(jù)，并在每分鐘完成各種計算處 理。這種方案的數(shù)據(jù)傳輸量很大，如果應(yīng)用到本發(fā)明的時隙通信機制中，當(dāng)分采集器4數(shù)量 較多時，系統(tǒng)很難在規(guī)定的時隙內(nèi)完成所有的數(shù)據(jù)傳輸。[0046]本發(fā)明實施例中，數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)方式為分布式，由無線智能節(jié)點8完成預(yù)處理計 算，將秒級的采樣數(shù)據(jù)處理成分鐘級的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并只傳輸處理過的數(shù)據(jù)，有效提高了傳輸 效率，由于傳輸間隔在一分鐘，因此可以滿足一分鐘統(tǒng)計數(shù)據(jù)的實時性要求；在時隙通信機 制下，無線智能協(xié)調(diào)器9通過解析每個無線智能節(jié)點8傳輸?shù)臄?shù)據(jù)能直接得到所述無線智 能節(jié)點8所在觀測梯度的一分鐘的氣象數(shù)據(jù)，并能通過計算獲得二分鐘和十分鐘的氣象數(shù) 據(jù)。采用分布式算法可以大大降低通信的數(shù)據(jù)量，并可以由無線智能協(xié)調(diào)器9通過進(jìn)一步 計算，精確的獲得所需的觀測數(shù)據(jù)，滿足了的無線傳輸?shù)膶崟r性和完整性要求。為了增強可 擴展性，時隙周期和各時隙長度的劃分均可配置。[0047]本發(fā)明實施例中，無線智能節(jié)點8與無線智能協(xié)調(diào)器9間具有重發(fā)補收機制:所 述重發(fā)補收機制是指在規(guī)定時隙內(nèi)，無線智能節(jié)點8在數(shù)據(jù)發(fā)送失敗的情況下，將等待短 暫的延時后進(jìn)行數(shù)據(jù)重發(fā)，重發(fā)次數(shù)最多不超過三次，超過三次，將放棄重發(fā)，并將數(shù)據(jù)存 儲在無線智能節(jié)點8的本地。進(jìn)一步地，積壓的數(shù)據(jù)信息通過上報數(shù)據(jù)時隙的上報數(shù)據(jù)上 傳給無線智能協(xié)調(diào)器9，無線智能協(xié)調(diào)器9和無線智能節(jié)點8在上報請求時隙內(nèi)，制定好補 收策略，并在大數(shù)據(jù)傳輸時隙內(nèi)，完成無線智能協(xié)調(diào)器9對無線智能節(jié)點8的積壓數(shù)據(jù)的補 收。[0048]無線智能協(xié)調(diào)器9還能對無線智能節(jié)點8進(jìn)行系統(tǒng)文件的遠(yuǎn)程更新，所述系統(tǒng)文 件的遠(yuǎn)程更新是指無線智能節(jié)點8在上報請求時隙內(nèi)向無線智能協(xié)調(diào)器9主動發(fā)送詢問請 求指令，無線智能協(xié)調(diào)器9下達(dá)無線智能節(jié)點8系統(tǒng)文件的傳輸指令，在大數(shù)據(jù)傳輸時隙 內(nèi)，無線智能節(jié)點8通知無線智能協(xié)調(diào)器9“已準(zhǔn)備好”，并由無線智能協(xié)調(diào)器9向無線智能 節(jié)點8進(jìn)行系統(tǒng)文件的傳輸。[0049]無線智能協(xié)調(diào)器9與所有的無線智能節(jié)點8間設(shè)置時間同步機制，所述時間同步 機制是指以無線智能協(xié)調(diào)器9的時間為基準(zhǔn)時間，無線智能協(xié)調(diào)器9將和所有的無線智能 節(jié)點8進(jìn)行時間同步，無線智能節(jié)點8在上報請求時隙內(nèi)向無線智能協(xié)調(diào)器9發(fā)送含有本 地時間的請求指令，無線智能協(xié)調(diào)器9判斷無線智能節(jié)點8和自身的時間差，當(dāng)時間差超過無線智能協(xié)調(diào)器9內(nèi)的限定閥值則啟動對無線智能節(jié)點8的時間配置。在時間差的計算和 時間配置的過程中引用補償算法，消除由于數(shù)據(jù)傳輸帶來的時間誤差，上述本地時間是采 用絕對時間。[0050]如圖3所示:所述無線智能節(jié)點8包括節(jié)點處理器12，所述節(jié)點處理器12的電源 端與節(jié)點蓄電池10連接，節(jié)點處理器12還與節(jié)點無線傳輸模塊11及傳感器接口 14連接， 節(jié)點蓄電池10與節(jié)點太陽能板接口 13連接。[0051]節(jié)點處理器12可以采用常用的低功耗微處理芯片，節(jié)點蓄電池10通過節(jié)點太陽 能板接口 13與太陽能板7連接，以實現(xiàn)對節(jié)點蓄電池10的充電，節(jié)點蓄電池10能提供節(jié) 點處理器12、節(jié)點無線傳輸模塊11以及節(jié)點傳感器接口 14的工作電源。節(jié)點處理器12通 過節(jié)點傳感器接口 14來連接溫濕度傳感器I以及風(fēng)向風(fēng)速傳感器2，并能對溫濕度傳感器 I及風(fēng)向風(fēng)速傳感器2的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。節(jié)點處理器12通過節(jié)點無線傳輸模塊11與無線 智能協(xié)調(diào)器9進(jìn)行無線連接，節(jié)點處理器12還能完成初步的數(shù)據(jù)預(yù)處理，以及根據(jù)無線智 能協(xié)調(diào)器9的命令進(jìn)行參數(shù)配置。[0052]如圖4所示:所述無線智能協(xié)調(diào)器9包括協(xié)調(diào)器處理器18，所述協(xié)調(diào)器處理器18 的電源端與協(xié)調(diào)器蓄電池15連接，協(xié)調(diào)器處理器18還與協(xié)調(diào)器無線傳輸模塊16及無線通 信模塊連接，協(xié)調(diào)器蓄電池15與協(xié)調(diào)器太陽能板接口 20連接。協(xié)調(diào)器處理器18還與協(xié)調(diào) 器傳感器接口 19連接。所述無線通信模塊包括GPRS(General Packet Radio Service)模 塊、3G (3rd-generation)模塊或4G模塊,無線通信模塊也可以采用其他無線通信的方式， 此處不再一一列舉。本發(fā)明實施例中，示出了無線通信模塊采用GPRS模塊17的狀態(tài)。[0053]協(xié)調(diào)器處理器18可以采用常用的微處理芯片，協(xié)調(diào)器處理器18通過協(xié)調(diào)器無線 傳輸模塊16與無線智能節(jié)點8的節(jié)點無線傳輸模塊11進(jìn)行無線傳輸，即節(jié)點無線傳輸模 塊11與協(xié)調(diào)器無線傳輸模塊16間的無線傳輸采用IEEE-802.15.4協(xié)議方式，協(xié)調(diào)器處理 器18能通過協(xié)調(diào)器無線傳輸模塊16接收無線智能節(jié)點8傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 后傳輸?shù)竭h(yuǎn)端，本發(fā)明實施例中，所述無線智能協(xié)調(diào)器9通過GPRS模塊17將無線智能節(jié)點 8傳輸?shù)臄?shù)據(jù)無線傳輸至后臺監(jiān)控服務(wù)器，進(jìn)一步地，無線數(shù)據(jù)智能協(xié)調(diào)器9將對所有無線 智能節(jié)點8傳輸預(yù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計后傳輸至后臺監(jiān)控服務(wù)器。后臺監(jiān)控服務(wù)器可以為氣象 臺服務(wù)器，實現(xiàn)所有風(fēng)能梯度氣象的數(shù)據(jù)觀測管理。[0054]協(xié)調(diào)器蓄電池15提供協(xié)調(diào)器無線傳輸模塊16、GPRS模塊17、協(xié)調(diào)器處理器18及 協(xié)調(diào)器傳感器接口 19的工作電源，協(xié)調(diào)器蓄電池15通過協(xié)調(diào)器太陽能板接口 20與太陽能 板7連接，以實現(xiàn)對協(xié)調(diào)器蓄電池15的充電。[0055]本發(fā)明安裝在鐵塔3上的若干無線智能節(jié)點8與鐵塔3底部的無線智能協(xié)調(diào)器9 形成無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，無線智能節(jié)點8與無線智能協(xié)調(diào)器9采用無線傳輸，并采用太陽能 供電，解決了在現(xiàn)有鐵塔3上布線困難的問題，且能保證無線通信傳輸?shù)娜旌蚩煽啃?，?shù) 據(jù)傳輸?shù)膶崟r性及完整性，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝維護(hù)方便，實用可靠。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于風(fēng)能梯度氣象觀測的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征是:在鐵塔(3)上安裝所需用于采集風(fēng)向風(fēng)速傳感器(2)及溫濕度傳感器(I)檢測數(shù)據(jù)的無線智能節(jié)點(8)，所述無線智能節(jié)點(8)將采集的檢測數(shù)據(jù)無線傳輸至鐵塔(3)上的無線智能協(xié)調(diào)器(9)，且無線智能節(jié)點(8)與無線智能協(xié)調(diào)器(9)間采用時隙通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于風(fēng)能梯度氣象觀測的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征是: 所述無線智能協(xié)調(diào)器(9)位于鐵塔(3)的底部，無線智能節(jié)點(8)與無線智能協(xié)調(diào)器(9)間呈星型網(wǎng)；無線智能節(jié)點(8)與無線智能協(xié)調(diào)器(9)間采用IEEE-802.15.4協(xié)議的無線數(shù)據(jù)傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于風(fēng)能梯度氣象觀測的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征是: 所述無線智能節(jié)點(8)與無線智能協(xié)調(diào)器(9)采用時隙通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，時隙周期為一分鐘；其中，無線智能節(jié)點(8)在時隙周期內(nèi)配置有上報數(shù)據(jù)時隙、上報請求時隙、 大數(shù)據(jù)傳輸時隙以及安全時隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于風(fēng)能梯度氣象觀測的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征是: 所述無線智能協(xié)調(diào)器(9)通過無線通信模塊將統(tǒng)計后的無線智能節(jié)點(8)的觀測數(shù)據(jù)無線傳輸至后臺監(jiān)控服務(wù)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于風(fēng)能梯度氣象觀測的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征是: 所述無線智能節(jié)點(8)與無線智能協(xié)調(diào)器(9)間采用分布式算法計算氣象觀測數(shù)據(jù)，由無線智能節(jié)點(8)對采集風(fēng)向風(fēng)速傳感器(2)及溫濕度傳感器(I)的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計算， 將秒級的采樣數(shù)據(jù)處理成分鐘級統(tǒng)計數(shù)據(jù)，且無線智能節(jié)點(8)向無線智能協(xié)調(diào)器(9)僅傳輸處理過的數(shù)據(jù)；無線智能協(xié)調(diào)器(9)通過解析每個無線智能節(jié)點(8)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)能直接得到所述無線智能節(jié)點(8)所在觀測梯度的一分鐘的氣象數(shù)據(jù)，并能通過計算獲得二分鐘和十分鐘的氣象數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于風(fēng)能梯度氣象觀測的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征是: 所述無線智能節(jié)點(8)與無線智能協(xié)調(diào)器(9)間具有重發(fā)補收機制，在時隙通信機制的時隙周期內(nèi)，無線智能節(jié)點(8)在數(shù)據(jù)發(fā)送失敗的情況下，將等待短暫的延時后進(jìn)行數(shù)據(jù)重發(fā)，重發(fā)次數(shù)最多不超過三次，超過三次，將放棄重發(fā)，并將數(shù)據(jù)存儲在無線智能節(jié)點(8)的本地；數(shù)據(jù)的積壓信息通過上報數(shù)據(jù)時隙的上報數(shù)據(jù)上傳給無線智能協(xié)調(diào)器(9)，無線智能協(xié)調(diào)器(9)和無線智能節(jié)點(8)在上報請求時隙內(nèi)，約定補收策略，并在大數(shù)據(jù)傳輸時隙內(nèi)，完成無線智能協(xié)調(diào)器(9)對無線智能節(jié)點(8)的積壓數(shù)據(jù)的補收。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于風(fēng)能梯度氣象觀測的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征是: 所述無線智能協(xié)調(diào)器(9)與所有的無線智能節(jié)點(8)間設(shè)置時間同步機制，所述時間同步機制以無線智能協(xié)調(diào)器(9)的時間為基準(zhǔn)時間，無線智能協(xié)調(diào)器(9)將和所有的無線智能節(jié)點(8)進(jìn)行時間同步，無線智能節(jié)點(8)在上報請求時隙內(nèi)向無線智能協(xié)調(diào)器(9)發(fā)送含有本地時間的請求指令，無線智能協(xié)調(diào)器(9)判斷無線智能節(jié)點(8)與自身的時間差，當(dāng)時間差超過無線智能協(xié)調(diào)器(9)內(nèi)的限定閥值則啟動對無線智能節(jié)點(8)的時間配置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于風(fēng)能梯度氣象觀測的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征是: 所述無線智能節(jié)點(8)還連接鐵塔(3)上的輻射傳感器(21)及氣壓傳感器(22)，無線智能節(jié)點(8)將采集的輻射傳感器(21)及氣壓傳感器(22)的檢測數(shù)據(jù)無線傳輸至無線智能協(xié)調(diào)器(9)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于風(fēng)能梯度氣象觀測的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征是: 所述無線通信模塊包括GPRS模塊(17)、3G模塊或4G模塊。
【文檔編號】G01W1/04GK103605172SQ201310496401
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】李寧, 朱平, 唐勇, 鄧天旗, 張妍 申請人:江蘇省無線電科學(xué)研究所有限公司