專利名稱：一種低功耗無線數(shù)據(jù)采集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線測控技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及無線傳感器、無線數(shù)據(jù)采集器的低功耗設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
隨著微電子技術(shù)的進步，具有感知、計算和無線網(wǎng)絡(luò)通信能力的傳感器以及由其構(gòu)成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)得到了迅速發(fā)展。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用十分廣泛。在工業(yè)應(yīng)用方面主要用于涉及危險的火和化學(xué)物質(zhì)的現(xiàn)場監(jiān)測、機器運行狀態(tài)監(jiān)測等；在農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域是收集土地濕度、氮濃縮量和土壤的PH值等；在環(huán)境監(jiān)測和保護領(lǐng)域，可以對工廠廢水、廢氣污染源排放進行實時監(jiān)測；此夕卜，對森林防火、水文氣象數(shù)據(jù)、水電站大壩的安全運行都可以進行無線實時監(jiān)測。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點一般都由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、無線通信和電源等模塊組成。處理器通常選用嵌入式處理器，數(shù)據(jù)傳輸單元主要由低功耗、短距離的無線通信模塊組成。由于無線傳感器節(jié)點通常設(shè)置在戶外等難以觸及的環(huán)境中，采用電池供電，節(jié)點能量有限、難以補充，因此降低功耗、延長使用壽命成為無線傳感器設(shè)計的核心問題，傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議、算法、電路和感知都必須滿足能量有效性。對于單個無線傳感器節(jié)點，除在硬件設(shè)計時采用低功耗元件外，動態(tài)功率管理(Dynamic Power Management,DPM)和動態(tài)電壓調(diào)節(jié)(Dynamic Voltage Supply, DVS)都能有效地降低系統(tǒng)功耗。常用的動態(tài)功率管理技術(shù)，將處理器設(shè)置活動模式、空閑模式和睡眠模式。在活動模式下，時鐘、晶振、處理器、存儲器正常工作，能量消耗最高；在空閑模式下，內(nèi)核處理器停止工作，內(nèi)部寄存器維持他們的當(dāng)前數(shù)據(jù)，但是外圍電路仍然工作，能量消耗低于活動模式；在睡眠模式下，控制器內(nèi)核和外圍電路停止工作，只有ADC時鐘樹運行，能量消耗最低。在空閑模式運行時，如果有 數(shù) 據(jù)發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)時，系統(tǒng)切換到活動模式；在睡眠模式運行時，通過reset操作或開關(guān)電源，可以使節(jié)點重啟。一種典型的動態(tài)功率管理策略是，平時芯片工作在空閑模式，并關(guān)閉ADC模塊，只響應(yīng)RF中斷，此時能量消耗非常低；當(dāng)RF電路接收到數(shù)據(jù)包后，產(chǎn)生中斷，從而切換到活動模式，進行轉(zhuǎn)發(fā)或發(fā)送，當(dāng)發(fā)送完畢后，再進入空閑模式?，F(xiàn)有的這些動態(tài)功率管理技術(shù)，大多是從芯片、處理器的工作狀態(tài)和器件功率著手進行底層優(yōu)化，較少結(jié)合無線傳感器的應(yīng)用需求進行分析和優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是基于對無線傳感器、無線測控設(shè)備或無線數(shù)據(jù)采集器應(yīng)用特點的分析，提出一種新的動態(tài)功率管理方法，以降低無線設(shè)備的系統(tǒng)功耗，在有限的節(jié)點能量下延長設(shè)備的運行時間。一大類用于動態(tài)監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有以下特點:I)需要監(jiān)測實時數(shù)據(jù)，但對數(shù)據(jù)的采樣頻率要求不高。例如，對于農(nóng)業(yè)土壤指標的監(jiān)測數(shù)據(jù)，往往每天提供一次監(jiān)測數(shù)據(jù)就足夠了。另外一些自動取樣分析設(shè)備，由于處理和分析一個樣品的時間較長，也使數(shù)據(jù)的采樣頻率較低。2)需要監(jiān)測動態(tài)數(shù)據(jù)，但對數(shù)據(jù)的實時性要求不是非常嚴格，數(shù)據(jù)滯后幾秒至幾分鐘是完全可以接受的。例如，對于水文氣象數(shù)據(jù)，如果不是用于實時天氣預(yù)報，基本并不需要實時，每小時或數(shù)小時將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心就完全能滿足要求。3)監(jiān)測數(shù)據(jù)的目的主要是監(jiān)控數(shù)據(jù)是否處于正常范圍，而不是用于實時計算處理，因此并不需要全部監(jiān)測數(shù)據(jù)的具體數(shù)值。例如，對于環(huán)境污染源的監(jiān)控，大多數(shù)情況污染源處于達標狀態(tài)；在控制中心要同時監(jiān)控大量污染源，某一時刻特定污染源的具體指標往往并不被特別關(guān)注，而是用顏色表示數(shù)據(jù)是否正常。4)監(jiān)測數(shù)據(jù)很大概率處于正常狀態(tài)，處于異常狀態(tài)的概率很小。對于環(huán)境污染源的監(jiān)控，及大多數(shù)監(jiān)控報警的應(yīng)用都具有這一特點。另一方面，根據(jù)無線傳感器、無線測控設(shè)備或無線數(shù)據(jù)采集器的不同用途，信號采集單元、信號轉(zhuǎn)換單元、控制處理單元的設(shè)計各有差異，所采用的無線通信單元的硬件設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)模式和通訊協(xié)議也不相同。但是，用于收發(fā)數(shù)據(jù)的無線通信單元的功耗往往都很高，通常要達到整機功耗的40 90%。本發(fā)明所述的技術(shù)問題，根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用特點，提出一種新的動態(tài)功率管理方法，在滿足應(yīng)用需求的前提下，使無線傳感器或無線數(shù)據(jù)采集器的無線通信單元盡量處于關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)，以降低無線設(shè)備的系統(tǒng)功耗。本發(fā)明提供一種低功耗的無線數(shù)據(jù)采集器，包括無線通信單元。

通常，所述低功耗無線數(shù)據(jù)采集器還包括電源、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元。由于用途的不同，無線數(shù)據(jù)采集器還可以包括其它功能單元或功能模塊，例如:無線傳感器是帶有傳感器單元的無線數(shù)據(jù)采集器，無線檢測設(shè)備是帶有檢測單元的無線數(shù)據(jù)采集器，無線測控設(shè)備是帶有無線測控設(shè)備的無線數(shù)據(jù)采集器，無線路由器是帶有網(wǎng)絡(luò)路由單元的無線數(shù)據(jù)采集器。因此，無線傳感器、無線檢測設(shè)備、無線監(jiān)測設(shè)備、無線測控設(shè)備、無線路由器也都具有本發(fā)明所述無線數(shù)據(jù)采集器的功能，是本發(fā)明的具體應(yīng)用。所述低功耗無線數(shù)據(jù)采集器在不滿足所設(shè)定的條件時，無線通信單元處于關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)；所述無線數(shù)據(jù)采集器在滿足所設(shè)定的條件時，開啟無線通信單元，將數(shù)據(jù)和/或狀態(tài)參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至其它設(shè)備。在完成所述的將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至其它設(shè)備之后，無線通信單元進入關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)。所述的數(shù)據(jù)，可以是傳感器、變送器或其它設(shè)備傳送到無線數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)或信號；也可以是無線數(shù)據(jù)采集器將傳感器、變送器或其它設(shè)備所傳送的一次數(shù)據(jù)或信號進行變換或計算處理后得到的數(shù)據(jù)。例如，處理器將由傳感器所傳送的數(shù)據(jù)進行加權(quán)平均、濾波處理、取最大值之后得到的數(shù)據(jù)，再按照所設(shè)定的條件進行判斷。所述的狀態(tài)參數(shù)，可以檢測器件發(fā)送給無線數(shù)據(jù)傳感器的被檢測對象的運行狀態(tài)參數(shù)，例如設(shè)備運行狀態(tài)為正常狀態(tài)、異常狀態(tài)等；也可以是無線數(shù)據(jù)采集器對由傳感器所傳送的數(shù)據(jù)進行分析處理后得到的數(shù)據(jù)的狀態(tài)參數(shù)，如安全狀態(tài)、警告狀態(tài)、危險狀態(tài)等；還可以是無線數(shù)據(jù)采集器自身的工作狀態(tài)參數(shù)，如低電壓報警、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)等。所述低功耗的無線數(shù)據(jù)采集器開啟無線通信單元的設(shè)定條件，可以包括以下一項或多項規(guī)則的組合:
1、當(dāng)前時間達到所設(shè)定的通訊時間。通常是一種定時開啟網(wǎng)絡(luò)通訊的模式，如在每天的固定時刻開啟，或每隔一定時間段開啟無線通信單元。采用定時開啟模式，可以是只針對無線通信單元的定時開啟，即在定時時鐘未觸發(fā)時無線通信單元處于關(guān)閉或休眠狀態(tài)，無線數(shù)據(jù)采集器的其它單元仍處于正常工作狀態(tài)；也可以是針對包括無線通信單元在內(nèi)的多個功能單元的定時開啟，如:在定時時鐘未觸發(fā)時無線通信單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲單元都處于休眠狀態(tài)，只有定時時鐘處于工作狀態(tài)。2、無線數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)處于異常狀態(tài)。當(dāng)無線數(shù)據(jù)采集器所采集或接受的數(shù)據(jù)是狀態(tài)參數(shù)，通常包括正常狀態(tài)和異常狀態(tài)。被監(jiān)測對象是否處于異常狀態(tài)由檢測單元和處理單元進行判斷，無線數(shù)據(jù)采集器接收到的狀態(tài)參數(shù)為“異常狀態(tài)”時，即符合設(shè)定條件，開啟無線通信單元。當(dāng)無線數(shù)據(jù)采集器采集或接受的數(shù)據(jù)是某項數(shù)值，如溫度、濕度、濃度等，由無線數(shù)據(jù)采集器判斷數(shù)據(jù)是否處于異常狀態(tài)，判斷條件通常包括以下一項或多項條件的組合:
(I)采集的數(shù)據(jù)超出設(shè)定的上限或下限；(2)采集的數(shù)據(jù)的變化值超出設(shè)定的變化值閾值；
(3)采集的數(shù)據(jù)的變化速率超出設(shè)定的變化速率閾值。當(dāng)無線數(shù)據(jù)采集器的處理器根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)，按上述條件判斷數(shù)據(jù)超出設(shè)定的限值，則判定數(shù)據(jù)處于異常狀態(tài)，開啟無線通信單元，傳送數(shù)據(jù)和/或狀態(tài)參數(shù)。3、無線數(shù)據(jù)采集器的電源電壓達到設(shè)定的允值。當(dāng)無線數(shù)據(jù)采集器的電源電壓達到設(shè)定的允值或低限告警值時，需要盡快開啟無線通信單元，將當(dāng)前的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送至其它設(shè)備，以免電壓過低而導(dǎo)致無線通訊中斷后無法傳送數(shù)據(jù)。同時，也可以 通過無線網(wǎng)絡(luò)將無線數(shù)據(jù)采集器的低電壓告警狀態(tài)傳送至上位機或其它設(shè)備，以便人工進行處理。類似地，可以將無線數(shù)據(jù)采集器的電源電壓作為設(shè)定條件之一，或開啟無線通信單元的使能條件。所述低功耗無線數(shù)據(jù)采集器開啟無線通信單元的設(shè)定條件是:無線數(shù)據(jù)采集器的電源電壓高于設(shè)定的允值，且包括以下一項或多項規(guī)則的組合:(1)當(dāng)前時間達到所設(shè)定的通訊時間；(2)無線數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)超出設(shè)定的上限或下限；(3)無線數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)的變化值超出設(shè)定的變化值閾值；(4)無線數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)的變化速率超出設(shè)定的變化速率閾值。所述低功耗無線數(shù)據(jù)采集器還可以設(shè)有數(shù)據(jù)存儲單元。在所述無線通信單元處于關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)時，采集的數(shù)據(jù)被保存到數(shù)據(jù)存儲單元；在所述無線通信單元開啟時，將保存在數(shù)據(jù)存儲單元的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至其它設(shè)備。這樣，無線數(shù)據(jù)采集器可以在無線通信單元開啟時，將所采集的數(shù)據(jù)集中傳送至其它設(shè)備，而不需要在全部工作時間都開啟無線通信單元。所述低功耗無線數(shù)據(jù)采集器，在無線通信單元開啟時，通過網(wǎng)絡(luò)還可以改變所述的設(shè)定條件或設(shè)定參數(shù)。本發(fā)明的有效效果是，通過對無線數(shù)據(jù)采集器應(yīng)用需求的分析，提出一種新的動態(tài)功率管理方法，在滿足應(yīng)用需求的前提下，使無線數(shù)據(jù)采集器的無線通信單元盡量處于關(guān)閉或休眠狀態(tài)，從而降低令無線設(shè)備的系統(tǒng)功耗。
具體實施例方式實施例一:一種低功耗無線數(shù)據(jù)采集器包括電源、數(shù)據(jù)采集單元和無線通信單元。所述無線數(shù)據(jù)采集器在不滿足所設(shè)定的條件時，無線通信單元處于關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)；所述數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集器在滿足所設(shè)定的條件時，開啟無線通信單元，將數(shù)據(jù)和/或狀態(tài)參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至其它設(shè)備。在完成將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至其它設(shè)備之后，所述無線通信單元進入關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)。所述的設(shè)定條件包括以下一項或多項規(guī)則的組合:(I)當(dāng)前時間達到所設(shè)定的通訊時間；(2)所述無線數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)處于異常狀態(tài)；(3)所述無線數(shù)據(jù)采集器的電源電壓達到設(shè)定的允值。其中，規(guī)則(2)所述的采集的數(shù)據(jù)處于異常狀態(tài)，包括以下一項或多項條件的組合:(1)采集的數(shù)據(jù)超出設(shè)定的上限或下限；(2)采集的數(shù)據(jù)的變化值超出設(shè)定的變化值閾值；(3)采集的數(shù)據(jù)的變化速率超出設(shè)定的變化速率閾值。所述低功耗無線數(shù)據(jù)采集器，在無線通信單元開啟時，通過網(wǎng)絡(luò)還可以改變所述的設(shè)定條件或設(shè)定參數(shù)。例如:對無線數(shù)據(jù)采集器預(yù)先設(shè)置多組無線通信單元開啟的判斷條件，通過網(wǎng)絡(luò)可以選擇執(zhí)行不同的判斷條件；通過網(wǎng)絡(luò)可以修改所述的設(shè)定的采集數(shù)據(jù)的上限值或下限值、設(shè)定的采集數(shù)據(jù)的變化值閾值、設(shè)定的采集數(shù)據(jù)的變化速率閾值；無線數(shù)據(jù)采集器設(shè)有狀態(tài)開關(guān)，通過網(wǎng)絡(luò)可以設(shè)定無線數(shù)據(jù)采集器按照動態(tài)功率管理模式工作，即按照前述的條件開啟或關(guān)閉無線通信單元，也可以設(shè)定無線數(shù)據(jù)采集器按照正常工作模式工作，無線通信單元處于常開狀態(tài)。

實施例二:一種低功耗無線數(shù)據(jù)采集器包括電源、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和無線通信單元。所述無線數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)是由溫度傳感器傳送的溫度信號T。無線數(shù)據(jù)采集器具有高溫報警和/或低溫報警功能，預(yù)先對無線數(shù)據(jù)采集器設(shè)定了高溫報警溫度TH和低溫報警溫度TL。無線數(shù)據(jù)采集器在不滿足所設(shè)定的條件時，無線通信單元處于關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)；數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集器在滿足所設(shè)定的條件時，開啟無線通信單元，將數(shù)據(jù)和/或狀態(tài)參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至其它設(shè)備。在完成將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至其它設(shè)備之后，所述無線通信單元進入關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)。所述的設(shè)定條件是:所述無線數(shù)據(jù)采集器的電源電壓高于設(shè)定的允值，且包括以下一項或多項規(guī)則的組合:(I)當(dāng)前時間達到所設(shè)定的通訊時間；(2)所述無線數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)超出設(shè)定的上限或下限；(3)所述無線數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)的變化值超出設(shè)定的變化值閾值；(4)所述無線數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)的變化速率超出設(shè)定的變化速率閾值。 例如，無線數(shù)據(jù)采集器啟動后，無線通信單元處于關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)。無線數(shù)據(jù)采集器工作時，檢測電源電壓是否高于設(shè)定的允值。如果電源電壓低于設(shè)定的允值，無線通信單元保持關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)；如果電源電壓高于設(shè)定的允值，再將從溫度傳感器接收到的溫度信號T與設(shè)定報警溫度比較:當(dāng)TL彡T彡TH時，無線數(shù)據(jù)采集器的無線通信單元處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)T < TL或T > TH時，無線數(shù)據(jù)采集器開啟無線通信單元，將采集的溫度數(shù)據(jù)T通過網(wǎng)絡(luò)傳送至上位機或網(wǎng)絡(luò)中的其它設(shè)備。無線數(shù)據(jù)采集器將采集的溫度數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至其它設(shè)備，可以僅傳送報警信號，也可以傳送當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)，還可以同時傳送無線數(shù)據(jù)采集器的運行參數(shù)，如電源電壓等。實施例三:一種低功耗無線數(shù)據(jù)采集器，是無線溫度檢測儀，包括電源、數(shù)據(jù)處理單元、溫度檢測單元、數(shù)據(jù)存儲單元和無線通信單元。所述無線數(shù)據(jù)采集器在不滿足所設(shè)定的條件時，無線通信單元處于關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)；所述數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集器在滿足所設(shè)定的條件時，開啟無線通信單元，將數(shù)據(jù)和/或狀態(tài)參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至其它設(shè)備。具體地，無線溫度檢測儀每10秒鐘檢測一次溫度數(shù)據(jù)，并將所檢測的溫度數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲單元。每小時開啟一次無線通信單元，將存儲在數(shù)據(jù)存儲器中尚未發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)都通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)控中心，在完成將數(shù)據(jù)傳送后無線通信單元進入關(guān)閉狀態(tài)。無線溫度檢測儀具有溫度上限報警功能。無線溫度檢測儀可以設(shè)定上限溫度(如200°C)。如果檢測到的溫度高于設(shè)定的上限溫度，無線數(shù)據(jù)采集器開啟無線通信單元，將檢測到的溫度數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)控中心。無線溫度檢測儀還具有溫度變化率預(yù)警功能。無線溫度檢測儀可以設(shè)定溫度變化率(如10°C /min)。無線溫度檢測儀的數(shù)據(jù)處理單元對所檢測的溫度數(shù)據(jù)進行分析，如果當(dāng)前溫度的變化率高于設(shè)定的溫度變化率，無線數(shù)據(jù)采集器開啟無線通信單元，將檢測到的溫度數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至上位機或網(wǎng)絡(luò)中的其它設(shè)備。無線溫度檢測儀還具有低電壓報警功能。無線溫度檢測儀可以設(shè)定電源電壓允值或低限告警值，當(dāng)無線溫度檢測儀的電源電壓達到設(shè)定的電壓允值或低限告警值時，需要盡快開啟無線通信單元，將當(dāng)前的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送至其它設(shè)備，以免電壓過低而導(dǎo)致無線通訊中斷后無法傳 送數(shù)據(jù)。同時，也可以通過無線網(wǎng)絡(luò)將無線數(shù)據(jù)采集器的低電壓告警狀態(tài)傳送至上位機或其它設(shè)備，以便人工進行處理。對無線溫度檢測儀，可以根據(jù)用戶要求，定義不同的定時通信、上下限報警、變化率報警的功能組合。報警信號發(fā)送完成后，可以將無線通信單元進入關(guān)閉或休眠狀態(tài)，也可以保持開啟狀態(tài)，持續(xù)發(fā)送檢測數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)回復(fù)到正常范圍。對無線溫度檢測儀，還可以具有通過網(wǎng)絡(luò)修改通信設(shè)定條件和設(shè)定參數(shù)的功能。對無線溫度檢測儀預(yù)先設(shè)定有若干組開啟無線通信單元的設(shè)定條件；并定義上位機的指定存儲器作為使用第幾組設(shè)定條件的指令位；無線通信單元開啟后，連入無線網(wǎng)絡(luò)，在發(fā)送數(shù)據(jù)前先通過網(wǎng)絡(luò)讀取上位機指定存儲器，根據(jù)指定存儲器的數(shù)據(jù)來決定執(zhí)行第幾組設(shè)定條件。類似的，定義上位機的指定存儲器作為上限溫度的設(shè)定值；無線通信單元開啟后，連入無線網(wǎng)絡(luò)，在發(fā)送數(shù)據(jù)前先通過網(wǎng)絡(luò)讀取上位機指定存儲器，就可以修改上限溫度的設(shè)定值。實施例四:一種低功耗無線數(shù)據(jù)采集器包括蓄電池、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元和無線通信單元。所述無線數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)是由溫度傳感器傳送的溫度信號T。為了降低功耗，減少網(wǎng)絡(luò)通信時間和數(shù)據(jù)量，預(yù)先對無線數(shù)據(jù)采集器設(shè)定了溫度變化閾值dT，當(dāng)溫度變化值小于設(shè)定的閾值dT時，并不通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送當(dāng)前采集的溫度信號。無線數(shù)據(jù)采集器開機后，首先將從溫度傳感器接收到的溫度信號T通過網(wǎng)絡(luò)傳送至上位機或網(wǎng)絡(luò)中的其它設(shè)備，并保存在數(shù)據(jù)存儲單元，標記為Ts。然后，無線數(shù)據(jù)采集器接收到的新的溫度信號T時，將溫度信號T與Ts進行比較。如果(Ts-dT)(Ts+dT)，判定溫度變化值小于設(shè)定的閾值，將無線通信單元處于關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)，并不打開網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)送數(shù)據(jù)。如果T< (Ts-dT)或1~> (Ts+dT)，判定溫度變化值大于設(shè)定的閾值，無線數(shù)據(jù)采集器開啟無線通信單元，將采集的溫度數(shù)據(jù)T通過網(wǎng)絡(luò)傳送至上位機或網(wǎng)絡(luò)中的其它設(shè)備，并將當(dāng)前溫度信號T保存在數(shù)據(jù)存儲單元，刷新Ts0在完成將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至其它設(shè)備之后，所述無線通信單元進入關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)。由于溫度的響應(yīng)時間通常比較長，因此只要合理設(shè)置溫度變化閾值dT，例如設(shè)為1C，只有當(dāng)溫度變化值大于1C，無線數(shù)據(jù)采集器才進行網(wǎng)絡(luò)通信和發(fā)送數(shù)據(jù)，否則將處于休眠狀態(tài)，大幅減少了設(shè)備功耗。而上位機獲得的溫度數(shù)據(jù)仍然是實時的溫度數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)運行沒有影響。由于無線數(shù)據(jù)采集器的應(yīng)用各不相同，所列出的實施例只是其中幾種可能的應(yīng)用實例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明所公開內(nèi)容的范圍內(nèi)，根據(jù)具體應(yīng)用需要可以設(shè)計、組合出不同的設(shè)定條件作為無線通信單元的開啟條件、設(shè)計無線通信單元的具體工作方式，并不影響本發(fā) 明的實施。
權(quán)利要求
1.一種低功耗無線數(shù)據(jù)采集器，包括無線通信單元，其特征在于:所述無線數(shù)據(jù)采集器在不滿足所設(shè)定的條件時，無線通信單元處于關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)；所述數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集器在滿足所設(shè)定的條件時，開啟無線通信單元，將數(shù)據(jù)和/或狀態(tài)參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至其它設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的低功耗無線數(shù)據(jù)采集器，其特征在于，在完成將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至其它設(shè)備之后，所述無線通信單元進入關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的低功耗無線數(shù)據(jù)采集器，其特征在于，所述無線數(shù)據(jù)采集器還設(shè)有數(shù)據(jù)存儲單元；在所述無線通信單元處于關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)時，采集的數(shù)據(jù)被保存到數(shù)據(jù)存儲單元；在所述無線通信單元開啟時，將保存在數(shù)據(jù)存儲單元的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至其它設(shè)備。
4.如權(quán)利要求1所述的低功耗無線數(shù)據(jù)采集器，其特征在于，所述的設(shè)定條件包括以下一項或多項規(guī)則的組合: (1)當(dāng)前時間達到所設(shè)定的通訊時間； (2)所述無線數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)處于異常狀態(tài)； (3)所述無線數(shù)據(jù)采集器的電源電壓達到設(shè)定的允值。
5.如權(quán)利要求4所述的低功耗無線數(shù)據(jù)采集器，其特征在于，所述的采集的數(shù)據(jù)處于異常狀態(tài)，包括以下一項或多項條件的組合: (1)采集的數(shù)據(jù)超出設(shè)定的上限或下限； (2)采集的數(shù)據(jù)的變化值超出設(shè)定的變化值閾值； (3)采集的數(shù)據(jù)的變化速率超出設(shè)定的變化速率閾值。
6.如權(quán)利要求1所述的低功耗無線數(shù)據(jù)采集器，其特征在于，所述的設(shè)定條件是:所述無線數(shù)據(jù)采集器的電源電壓高于設(shè)定的允值，且包括以下一項或多項規(guī)則的組合: (1)當(dāng)前時間達到所設(shè)定的通訊時間； (2)所述無線數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)超出設(shè)定的上限或下限； (3)所述無線數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)的變化值超出設(shè)定的變化值閾值； (4)所述無線數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)的變化速率超出設(shè)定的變化速率閾值。
7.如權(quán)利要求1所述的低功耗無線數(shù)據(jù)采集器，其特征在于，在所述無線通信單元開啟時，通過網(wǎng)絡(luò)可以改變所述的設(shè)定條件或設(shè)定參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線傳感器、無線數(shù)據(jù)采集器的低功耗設(shè)計方法，目的是基于對無線傳感器、無線測控設(shè)備或無線數(shù)據(jù)采集器應(yīng)用特點的分析，提出一種新的動態(tài)功率管理方法，在滿足應(yīng)用需求的前提下，使無線傳感器、無線數(shù)據(jù)采集器的無線通信單元盡量處于關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)，以降低無線設(shè)備的系統(tǒng)功耗，在有限的節(jié)點能量下延長設(shè)備的運行時間。本發(fā)明提供一種低功耗的無線數(shù)據(jù)采集器，在不滿足所設(shè)定的條件時無線通信單元處于關(guān)閉狀態(tài)或休眠狀態(tài)，在滿足所設(shè)定的條件時，開啟無線通信單元將數(shù)據(jù)和/或狀態(tài)參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至其它設(shè)備。
文檔編號G08C17/02GK103228031SQ20131015863
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月2日
發(fā)明者張友能, 黃曉峰 申請人:黃曉峰