專利名稱：一種低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種傳感節(jié)點(diǎn)，特別是涉及一種低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)采用睡眠方式的無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)一般為主動(dòng)喚醒方式工作，即數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)按照預(yù)設(shè)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(diǎn)對(duì)于采集節(jié)點(diǎn)的工作過程不可實(shí)時(shí)控制，只被動(dòng)的接受節(jié)點(diǎn)傳輸來的數(shù)據(jù)。這樣的無線節(jié)點(diǎn)主動(dòng)喚醒源一般分為時(shí)鐘觸發(fā)，傳感數(shù)據(jù)閾值觸發(fā)。這種方式雖然可以設(shè)計(jì)出功耗很低的節(jié)點(diǎn)，但是它組網(wǎng)及數(shù)據(jù)采集傳送不靈活的缺點(diǎn)制約了其在很多行業(yè)中的應(yīng)用，它只能按照約定好的網(wǎng)絡(luò)傳感采集傳送方式工作。例如在糧食儲(chǔ)藏領(lǐng)域中上述方式雖然能夠滿足儲(chǔ)藏常態(tài)下的檢測(cè)，然而當(dāng)糧食出現(xiàn)溫度過高，生蟲等危機(jī)事件時(shí)，就要求采集節(jié)點(diǎn)調(diào)整采集周期或者以特殊方法采集數(shù)據(jù)來應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的特殊變化。而糧食危機(jī)事件是偶發(fā)性的，處于睡眠狀態(tài)的采集節(jié)點(diǎn)無法及時(shí)得知這一情況，進(jìn)而無法及時(shí)做出相應(yīng)的調(diào)整。因此現(xiàn)有無線傳感節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用有較大局限性。為解決上述偶發(fā)性事件對(duì)傳感節(jié)點(diǎn)處理采集傳輸靈活性的需求，國(guó)內(nèi)一般采用高頻率的收發(fā)握手信號(hào)方式解決。例如，每個(gè)無線節(jié)點(diǎn)每隔T時(shí)間與中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)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(hào)攜帶信令信息實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)整，節(jié)點(diǎn)對(duì)此信令的響應(yīng)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(hào)卻產(chǎn)生了較大的信令開銷，這嚴(yán)重影響了無線節(jié)點(diǎn)的電池使用壽命，如果采用較大容量的電池又會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)體積過大，不利于很多場(chǎng)合的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容為避免以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點(diǎn)。本實(shí)用新型采用無線遠(yuǎn)程可控被動(dòng)喚醒和主動(dòng)傳感閾值相結(jié)合的工作方式滿足采集靈活性的需求，采用低功耗的設(shè)計(jì)使節(jié)點(diǎn)可以兼顧小型化和使用壽命，采用多參數(shù)采集設(shè)計(jì)，可對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行多參數(shù)感知，為數(shù)據(jù)融合技術(shù)提供基礎(chǔ)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)包括射頻模塊、CPU模塊和RTC時(shí)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(shè)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(shè)有閾值觸發(fā)喚醒的工作模式，所述的節(jié)點(diǎn)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(jìn)一步，所述的CPU模塊通過傳感器通訊總線與傳感器連接。進(jìn)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(jìn)一步，所述的CPU模塊還連接有升壓穩(wěn)壓電路。[0010]進(jìn)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(diǎn)裝置，該裝置包括傳感節(jié)點(diǎn)和傳感器，所述的傳感節(jié)點(diǎn)包括射頻模塊、CPU模塊和RTC時(shí)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(shè)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(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:1.該節(jié)點(diǎn)處于可控喚醒的待機(jī)狀態(tài)下功耗達(dá)到35uA，可使得無線節(jié)點(diǎn)具有較高的電池使用壽命和較微型的體積，該無線節(jié)點(diǎn)的微型化可使用其應(yīng)用場(chǎng)景更加廣泛；2.應(yīng)對(duì)偶發(fā)事件時(shí)，該節(jié)點(diǎn)采用被動(dòng)式遠(yuǎn)程無線喚醒方式和主動(dòng)傳感閾值相結(jié)合的工作方式，可以應(yīng)用且可以靈活應(yīng)對(duì)偶發(fā)性的數(shù)據(jù)采集或傳送；3.對(duì)于多種環(huán)境參數(shù)采集時(shí)，該節(jié)點(diǎn)具有多種參數(shù)的快速采集能力。

圖1是本實(shí)用新型的節(jié)點(diǎn)原理結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實(shí)用新型主要工作方式流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示為本實(shí)用新型的節(jié)點(diǎn)原理結(jié)構(gòu)圖，一種新型低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)包括射頻模塊、CPU模塊和RTC時(shí)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?zé)o線低功耗喚醒的無線芯片設(shè)計(jì)，使節(jié)點(diǎn)在睡眠狀態(tài)下電流達(dá)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(shí)用新型考慮傳感器部分應(yīng)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(dú)可控穩(wěn)壓供電的方式。如圖2為本實(shí)用新型主要工作方式流程圖，本實(shí)用新型采用被動(dòng)式遠(yuǎn)程無線喚醒方式和主動(dòng)傳感閾值相結(jié)合的工作方式。首先關(guān)閉接收射頻電路，設(shè)置RTC時(shí)鐘每隔T時(shí)間喚醒CPU—次，CPU進(jìn)入睡眠狀態(tài)；其次當(dāng)CPU被喚醒后，檢測(cè)中斷喚醒事件，若為RTC時(shí)鐘中斷，則進(jìn)入傳感采集時(shí)序，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如果需要進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)警操作，則喚醒射頻電路，并與中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)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(guān)操作；如沒有其余觸發(fā)事件則節(jié)點(diǎn)再次進(jìn)入睡眠狀態(tài)。以下以一個(gè)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在煙草煙葉醇化過程中對(duì)煙葉品質(zhì)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)采用本發(fā)明的無線節(jié)點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)實(shí)施，在由紙箱組成5m*5m*3m的煙垛中，每個(gè)煙垛中均勻布置5個(gè)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(diǎn)，在醇化間內(nèi)布置中心匯聚節(jié)點(diǎn)，并通過IW大功率無線數(shù)傳與檢測(cè)控制中心機(jī)房電腦系統(tǒng)相連接。當(dāng)節(jié)點(diǎn)都布置妥當(dāng)后，啟動(dòng)中心電腦的檢測(cè)系統(tǒng)軟件，并向每個(gè)煙垛的五個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送系統(tǒng)啟動(dòng)控制命令，當(dāng)節(jié)點(diǎn)被控制信號(hào)喚醒后會(huì)以隨機(jī)延時(shí)方式分別于中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線信號(hào)握手，獲取系統(tǒng)工作參數(shù)，如工作頻點(diǎn)430MHz，節(jié)點(diǎn)傳感數(shù)據(jù)采集間隔為4小時(shí)，上報(bào)數(shù)據(jù)頻率為每天一次，AES數(shù)據(jù)加密16位密鑰，校準(zhǔn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠狀態(tài)。本實(shí)用新型的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入正常工作的狀態(tài)后會(huì)每隔4小時(shí)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(diǎn)會(huì)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如果數(shù)據(jù)表明煙葉進(jìn)入設(shè)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(bào)警狀態(tài)信息，若數(shù)據(jù)沒有異常則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并進(jìn)入休眠狀態(tài)。每天上午8點(diǎn)所有節(jié)點(diǎn)會(huì)將一天中的6組傳感數(shù)據(jù)發(fā)送至中心檢測(cè)電腦系統(tǒng)。若遇到特殊情況，中心檢測(cè)電腦系統(tǒng)可人為或自主發(fā)送偶發(fā)檢測(cè)命令，或其他控制命令改變節(jié)點(diǎn)傳感參數(shù)。節(jié)點(diǎn)平均待機(jī)功耗約35uA，傳感器采集數(shù)據(jù)狀態(tài)節(jié)點(diǎn)工作電流6mA，一次采集時(shí)間IOS(由二氧化碳傳感器預(yù)熱時(shí)間決定)，節(jié)點(diǎn)無線收發(fā)通信狀態(tài)下電流40mA，一次作時(shí)間100ms,如上述工作方式平均每天工作電流IOOuA,節(jié)點(diǎn)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(diǎn)工作壽命可達(dá)1.5年。本節(jié)點(diǎn)亦可連接人機(jī)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(duì)發(fā)酵煙垛進(jìn)行例行檢查或者有特殊情況進(jìn)入發(fā)酵間內(nèi)查看時(shí)，可使用本發(fā)明節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展的手持設(shè)備發(fā)送偶發(fā)采集命令，臨時(shí)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(diǎn)設(shè)計(jì)可滿足長(zhǎng)期可控選型狀態(tài)睡眠電流35uA，是一種能保持長(zhǎng)時(shí)間的電池使用壽命下小型化設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)，可隨時(shí)由遠(yuǎn)程無線喚醒進(jìn)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(bào)警觸發(fā)傳送感知數(shù)據(jù)，且能使得大量節(jié)點(diǎn)自行靈活組網(wǎng)。應(yīng)當(dāng)理解，以上借助優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行的詳細(xì)說明是示意性的而非限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀本發(fā)明說明書的基礎(chǔ)上可以對(duì)各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點(diǎn)，其特征在于，該節(jié)點(diǎn)包括射頻模塊、CPU模塊和RTC時(shí)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(shè)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(shè)有閾值觸發(fā)喚醒的工作模式，所述的節(jié)點(diǎn)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(quán)利要求1所述的一種低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點(diǎn)，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(quán)利要求1所述的一種低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點(diǎn)，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(quán)利要求1所述的一種低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點(diǎn)，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(quán)利要求4所述的一種低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點(diǎn)，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(diǎn)裝置，其特征在于，該裝置包括傳感節(jié)點(diǎn)和傳感器，所述的傳感節(jié)點(diǎn)包括射頻模塊、CPU模塊和RTC時(shí)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(shè)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(shí)用新型涉及一種新型低功耗無線可控喚醒的傳感節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)包括射頻模塊、CPU模塊和RTC時(shí)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(shí)用新型這種無線遠(yuǎn)程可控被動(dòng)喚醒和主動(dòng)傳感閾值相結(jié)合的工作方式滿足采集靈活性的需求，采用低功耗的設(shè)計(jì)使節(jié)點(diǎn)可以兼顧小型化和使用壽命，采用多參數(shù)采集設(shè)計(jì)，可對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行多參數(shù)感知，為數(shù)據(jù)融合技術(shù)提供基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G08C17/02GK203012943SQ20132000392
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:北京郵電大學(xué), 四川金葉生物防治有限公司