專利名稱：一種低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳感節(jié)點，特別是涉及一種低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點。
背景技術：
目前國內采用睡眠方式的無線傳感網(wǎng)絡監(jiān)測節(jié)點一般為主動喚醒方式工作，即數(shù)據(jù)采集節(jié)點按照預設工作流程自主采集傳感數(shù)據(jù)、發(fā)送和睡眠。中心匯聚節(jié)點對于采集節(jié)點的工作過程不可實時控制，只被動的接受節(jié)點傳輸來的數(shù)據(jù)。這樣的無線節(jié)點主動喚醒源一般分為時鐘觸發(fā)，傳感數(shù)據(jù)閾值觸發(fā)。這種方式雖然可以設計出功耗很低的節(jié)點，但是它組網(wǎng)及數(shù)據(jù)采集傳送不靈活的缺點制約了其在很多行業(yè)中的應用，它只能按照約定好的網(wǎng)絡傳感采集傳送方式工作。例如在糧食儲藏領域中上述方式雖然能夠滿足儲藏常態(tài)下的檢測，然而當糧食出現(xiàn)溫度過高，生蟲等危機事件時，就要求采集節(jié)點調整采集周期或者以特殊方法采集數(shù)據(jù)來應對監(jiān)測對象的特殊變化。而糧食危機事件是偶發(fā)性的，處于睡眠狀態(tài)的采集節(jié)點無法及時得知這一情況，進而無法及時做出相應的調整。因此現(xiàn)有無線傳感節(jié)點的應用有較大局限性。為解決上述偶發(fā)性事件對傳感節(jié)點處理采集傳輸靈活性的需求，國內一般采用高頻率的收發(fā)握手信號方式解決。例如，每個無線節(jié)點每隔T時間與中心節(jié)點進行一次握手通信，如果有偶發(fā)性事件發(fā)生，則通過握手信號攜帶信令信息實現(xiàn)靈活調整，節(jié)點對此信令的響應事件不超過T。這種方式雖然解決了上述問題，但高頻率的周期性握手信號卻產(chǎn)生了較大的信令開銷，這嚴重影響了無線節(jié)點的電池使用壽命，如果采用較大容量的電池又會導致節(jié)點體積過大，不利于很多場合的應用。
發(fā)明內容為避免以上現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供一種低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點。本實用新型采用無線遠程可控被動喚醒和主動傳感閾值相結合的工作方式滿足采集靈活性的需求，采用低功耗的設計使節(jié)點可以兼顧小型化和使用壽命，采用多參數(shù)采集設計，可對被測對象進行多參數(shù)感知，為數(shù)據(jù)融合技術提供基礎。本實用新型的技術方案為:低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點，該節(jié)點包括射頻模塊、CPU模塊和RTC時鐘模塊，所述的CPU模塊分別與所述的射頻模塊和RTC模塊連接，所述的射頻模塊里設有能由無線電磁波喚醒的低功耗喚醒芯片，所述的CPU模塊設有閾值觸發(fā)喚醒的工作模式，所述的節(jié)點可由無線電磁波、傳感器閾值、RTC模塊以最優(yōu)策略觸發(fā)方式喚醒。進一步，所述的CPU模塊通過傳感器通訊總線與傳感器連接。進一步，所述的傳感器為溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、氧氣濃度傳感器或二氧化碳濃度傳感器。進一步，所述的CPU模塊還連接有升壓穩(wěn)壓電路。[0010]進一步，所述的升壓穩(wěn)壓電路連接有用于切換電源的切換模塊。一種低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點裝置，該裝置包括傳感節(jié)點和傳感器，所述的傳感節(jié)點包括射頻模塊、CPU模塊和RTC時鐘模塊，所述的CPU模塊分別與所述的射頻模塊和RTC模塊連接，所述的射頻模塊里設有能由所述CPU模塊喚醒的無線低功耗喚醒芯片，所述的傳感器通過傳感器通訊總線與所述的CPU模塊連接。本實用新型的優(yōu)點在于:1.該節(jié)點處于可控喚醒的待機狀態(tài)下功耗達到35uA，可使得無線節(jié)點具有較高的電池使用壽命和較微型的體積，該無線節(jié)點的微型化可使用其應用場景更加廣泛；2.應對偶發(fā)事件時，該節(jié)點采用被動式遠程無線喚醒方式和主動傳感閾值相結合的工作方式，可以應用且可以靈活應對偶發(fā)性的數(shù)據(jù)采集或傳送；3.對于多種環(huán)境參數(shù)采集時，該節(jié)點具有多種參數(shù)的快速采集能力。

圖1是本實用新型的節(jié)點原理結構圖；圖2是本實用新型主要工作方式流程圖。
具體實施方式
如圖1所示為本實用新型的節(jié)點原理結構圖，一種新型低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點，該節(jié)點包括射頻模塊、CPU模塊和RTC時鐘模塊，所述的CPU模塊分別與所述的射頻模塊和RTC模塊連接。所述的射頻模塊采用具有可控無線低功耗喚醒的無線芯片設計，使節(jié)點在睡眠狀態(tài)下電流達到35uA，而且可以無線喚醒，向CPU發(fā)出喚醒中斷。所述的CPU模塊還通過傳感器通訊總線連接有傳感器。所述的傳感器為溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、氧氣濃度傳感器或二氧化碳濃度傳感器。所述的CPU模塊還連接有升壓穩(wěn)壓電路。所述的升壓穩(wěn)壓電路連接有供電電池模塊和電源切換模塊。本實用新型考慮傳感器部分應用中功耗比較大，如二氧化碳濃度傳感器，因此傳感器采集部分采用單獨可控穩(wěn)壓供電的方式。如圖2為本實用新型主要工作方式流程圖，本實用新型采用被動式遠程無線喚醒方式和主動傳感閾值相結合的工作方式。首先關閉接收射頻電路，設置RTC時鐘每隔T時間喚醒CPU—次，CPU進入睡眠狀態(tài)；其次當CPU被喚醒后，檢測中斷喚醒事件，若為RTC時鐘中斷，則進入傳感采集時序，對采集數(shù)據(jù)進行分析，如果需要進行數(shù)據(jù)報警操作，則喚醒射頻電路，并與中心節(jié)點進行握手后傳送數(shù)據(jù)；若中斷事件為偶發(fā)性無線信令，則解析信息并執(zhí)行信令的相關操作；如沒有其余觸發(fā)事件則節(jié)點再次進入睡眠狀態(tài)。以下以一個實施例對本實用新型做進一步詳細說明。在煙草煙葉醇化過程中對煙葉品質狀態(tài)的監(jiān)測采用本發(fā)明的無線節(jié)點進行技術實施，在由紙箱組成5m*5m*3m的煙垛中，每個煙垛中均勻布置5個包括溫濕度、氣壓、氧氣濃度、二氧化碳濃度的無線傳感節(jié)點，在醇化間內布置中心匯聚節(jié)點，并通過IW大功率無線數(shù)傳與檢測控制中心機房電腦系統(tǒng)相連接。當節(jié)點都布置妥當后，啟動中心電腦的檢測系統(tǒng)軟件，并向每個煙垛的五個節(jié)點發(fā)送系統(tǒng)啟動控制命令，當節(jié)點被控制信號喚醒后會以隨機延時方式分別于中心節(jié)點進行無線信號握手，獲取系統(tǒng)工作參數(shù)，如工作頻點430MHz，節(jié)點傳感數(shù)據(jù)采集間隔為4小時，上報數(shù)據(jù)頻率為每天一次，AES數(shù)據(jù)加密16位密鑰，校準實時時鐘后節(jié)點進入休眠狀態(tài)。本實用新型的節(jié)點進入正常工作的狀態(tài)后會每隔4小時采集一組包括溫濕度、氣壓、氧氣濃度、二氧化碳濃度的數(shù)據(jù)，節(jié)點會對采集數(shù)據(jù)進行分析，如果數(shù)據(jù)表明煙葉進入設定的特殊狀態(tài)，馬上喚醒射頻電路處于發(fā)送狀態(tài)向中心匯聚發(fā)送報警狀態(tài)信息，若數(shù)據(jù)沒有異常則存儲數(shù)據(jù)并進入休眠狀態(tài)。每天上午8點所有節(jié)點會將一天中的6組傳感數(shù)據(jù)發(fā)送至中心檢測電腦系統(tǒng)。若遇到特殊情況，中心檢測電腦系統(tǒng)可人為或自主發(fā)送偶發(fā)檢測命令，或其他控制命令改變節(jié)點傳感參數(shù)。節(jié)點平均待機功耗約35uA，傳感器采集數(shù)據(jù)狀態(tài)節(jié)點工作電流6mA，一次采集時間IOS(由二氧化碳傳感器預熱時間決定)，節(jié)點無線收發(fā)通信狀態(tài)下電流40mA，一次作時間100ms,如上述工作方式平均每天工作電流IOOuA,節(jié)點采用2節(jié)1800mAh鋰亞電池供電,參閱圖1，其中I節(jié)為CPU及射頻模塊供電，另I節(jié)為傳感器采集部分供電，根據(jù)估算節(jié)點工作壽命可達1.5年。本節(jié)點亦可連接人機交互手持系統(tǒng)連接，形成手持采集終端。例如，工作人員在對發(fā)酵煙垛進行例行檢查或者有特殊情況進入發(fā)酵間內查看時，可使用本發(fā)明節(jié)點擴展的手持設備發(fā)送偶發(fā)采集命令，臨時采集一組傳感數(shù)據(jù)，匯聚到手持終端顯示，為工作人員的分析判斷處置提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。本節(jié)點設計可滿足長期可控選型狀態(tài)睡眠電流35uA，是一種能保持長時間的電池使用壽命下小型化設計節(jié)點，可隨時由遠程無線喚醒進行采集傳送感知數(shù)據(jù)操作，亦可由感知數(shù)據(jù)事件報警觸發(fā)傳送感知數(shù)據(jù)，且能使得大量節(jié)點自行靈活組網(wǎng)。應當理解，以上借助優(yōu)選實施例對本發(fā)明的技術方案進行的詳細說明是示意性的而非限制性的。本領域的普通技術人員在閱讀本發(fā)明說明書的基礎上可以對各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求1.低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點，其特征在于，該節(jié)點包括射頻模塊、CPU模塊和RTC時鐘模塊，所述的CPU模塊分別與所述的射頻模塊和RTC模塊連接，所述的射頻模塊里設有能由無線電磁波喚醒的低功耗喚醒芯片，所述的CPU模塊設有閾值觸發(fā)喚醒的工作模式，所述的節(jié)點可由無線電磁波、傳感器閾值、RTC模塊以最優(yōu)策略觸發(fā)方式喚醒。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點，其特征在于，所述的CPU模塊通過傳感器通訊總線與傳感器連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點，其特征在于，所述的傳感器為溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、氧氣濃度傳感器或二氧化碳濃度傳感器。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點，其特征在于，所述的CPU模塊還連接有升壓穩(wěn)壓電路。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點，其特征在于，所述的升壓穩(wěn)壓電路連接有用于切換電源的切換模塊。
6.一種低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點裝置，其特征在于，該裝置包括傳感節(jié)點和傳感器，所述的傳感節(jié)點包括射頻模塊、CPU模塊和RTC時鐘模塊，所述的CPU模塊分別與所述的射頻模塊和RTC模塊連接，所述的射頻模塊里設有能由所述CPU模塊喚醒的無線低功耗喚醒芯片，所述的傳感器通過傳感器通訊總線與所述的CPU模塊連接。
專利摘要本實用新型涉及一種新型低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點，該節(jié)點包括射頻模塊、CPU模塊和RTC時鐘模塊，所述的CPU模塊分別與所述的射頻模塊和RTC模塊連接，該CPU模塊還通過傳感器通訊總線連接有傳感器。本實用新型這種無線遠程可控被動喚醒和主動傳感閾值相結合的工作方式滿足采集靈活性的需求，采用低功耗的設計使節(jié)點可以兼顧小型化和使用壽命，采用多參數(shù)采集設計，可對被測對象進行多參數(shù)感知，為數(shù)據(jù)融合技術提供基礎。
文檔編號G08C17/02GK203012943SQ20132000392
公開日2013年6月19日 申請日期2013年1月6日 優(yōu)先權日2013年1月6日
發(fā)明者周慧玲, 張馳, 錢榮榮, 朱裕宏, 陳洪堯 申請人:北京郵電大學, 四川金葉生物防治有限公司