CN102905281B - 一种wsn复合传感装置及工作方法 - Google Patents
一种wsn复合传感装置及工作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102905281B CN102905281B CN201210433446.4A CN201210433446A CN102905281B CN 102905281 B CN102905281 B CN 102905281B CN 201210433446 A CN201210433446 A CN 201210433446A CN 102905281 B CN102905281 B CN 102905281B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- sensor
- wsn
- transducer
- bit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
本发明公布一种WSN复合传感装置及工作方法，本发明装置由1个控制器和1个具有多个传感器接口的连接器以及多个传感器组成；所述控制器用于数据采集、处理和发送；所述连接器一端与所述控制器相连，其具有多个传感器接口的另一端分别与所述传感器相连接。所述方法包括配置，根据实际接入的传感器情况对WSN复合传感装置进行配置；采集传感器数据；变化幅度检测；数据编码；打包数据帧；数据发送。本发明具有软硬件可配置、管脚可复用、自适应、采集效率高和功耗低等优点。
Description
技术领域
本发明属于物联网技术领域，应用于无线传感网领域。
背景技术
随着物联网技术的兴起，特别是无线传感网技术（以下简称WSN）的普及，人们对WSN节点传感器的性能提出了更高的要求，需要用到的传感器的种类也越来越多。在申请号为CN201120069970.9公开的一种“无线传感器节点”在工作时只能同时接入1个传感器，在申请号为CN201020668880.7公开的“一种可同时接入数字量和模拟量的无线传感网节点”中，虽然实现了能够支持多传感器接入的WSN节点，但是只能支持几种固定的传感器组合，很少能够实现节点传感器的可配置；同时传统的WSN节点工作时，大多采用定时机制，哪怕数据没有变化，只要到了一定时间，就会运行发送任务，然而，在WSN节点所有工作流程中，数据发送阶段是能耗最高的；另外在传统的WSN节点工作过程中，传感器数据并不进行压缩处理，在实际应用过程中，会造成其低带宽信道的高压力，严重时可能会发生阻塞。
综上所述，现有的WSN节点存在性能单一、采集效率低、不可灵活配置等问题。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种WSN复合传感装置及工作方法，可以有效的解决上述问题。
所述WSN复合传感装置对已有的WSN节点进行改进，改进后的WSN节点由1个控制器和1个具有多个传感器接口的连接器以及多个传感器组成；所述控制器用于数据采集、处理和发送；所述连接器是采用现场可编程芯片的接口电路，其一端与所述控制器相连，其具有多个传感器接口的另一端分别与所述传感器相连接，所述连接器不仅能实现多个传感器的接入，而且这种接入方式是柔性地，自适应地；所述WSN复合传感装置支持的传感器类型有3种：开关型传感器、模拟型传感器和数字型传感器；传感器选配好后，依次将每个传感器的数据引脚和所述连接器的引脚相连；用户根据接入传感器的种类、数量和引脚号等情况对WSN节点进行配置；完成配置后，所述控制器和所述连接器协同工作实现对所述多个传感器的柔性接入从而实现单个WSN节点对多个传感器的支持。
一种WSN复合传感装置的工作方法，其运行步骤如下：
A:配置，根据实际接入的传感器情况对WSN复合传感装置进行配置，配置内容包括传感器的地址、类型和启动幅度；启动幅度是自定义的一个参数，只有传感器值变化幅度大于等于启动幅度时，此传感器值才会被编码进数据帧中；
B:采集传感器数据，根据配置信息智能地匹配传感器采集方式和采集流程，依次采集接入的多个传感器的数据；
C:变化幅度检测，依次检测传感器值相对上一次值的变化幅度，进行数据筛选，筛选出变化幅度大于步骤A中设定的启动幅度的传感器值；
D:数据编码，按一定数据帧的格式进行编码，数据编码步骤如下：
（1）分析，对数据进行分析，按照传感器类型进行分类，把数据依次放入拆分队列中；
（2）字节拆分，对拆分队列中的数据进行拆分，逐个将字节数据拆分成bit数据；bit压缩，对拆分好的bit数据进行压缩，只保留bit数组的有效位；提取组包协议，组包协议负责对压缩的数据段进行编码解释，组包协议由传感标识、协议总长、传感器ID和传感值长组成；其中每一组传感器ID和传感值长对应数据段中一个传感值；
（3）组包协议检测，组包协议是否累计3次；a.有变化，当数据有变化时，先进行负载情况判断，根据信道负载情况采取同步和异步两种方式：当信道负载高时，自动采取异步方式，先处理和发送组包协议，再处理和发送数据；当信道负载低时，自动采取同步方式，一次性处理，发送组包协议和数据；b.无变化，当数据连续3次无变化时，只处理和发送数据，不处理和发送组包协议；
（4）比特bit还原成字节，将按帧格式处理好的bit数据还原成字节数组，不足一个字节的在bit数据尾部补齐0后还原成字节数组；该字节数组即为最终数据帧中的数据域；
E:打包数据帧，在数据域首加上WSN帧头，然后在包尾部加上1个字节的CRC校验帧尾，至此，获得最终数据帧；
F:数据发送，发送最终数据帧，完成发送，重复步骤B。
所述WSN复合传感装置不仅在硬件上复合多个传感器，而且对WSN节点工作流程进行调整，增加了通信控制命令：其工作时传感器的类型和数量根据实际情况可配置，采集数据时根据配置信息智能地选择相应的采集方式和采集流程，对采集的数据进行动态地压缩编码，减少了传输信道的负载，同时根据信道负载情况自适应地选择同步或异步两种发送方式，还可根据传感值和历史值的对比，只传递变化幅度较大的数据，在保证WSN复合传感装置高效率运行的同时尽量减少能量耗费最大的数据发送过程的次数；
总之，所述WSN复合传感装置及其工作方式，具有软硬件可配置、管脚可复用、自适应、采集效率高和功耗低等优点。
附图说明
图1为本发明一种WSN复合传感装置的结构示意图；
图2为本发明一种WSN复合传感装置的工作方法的流程图；
图3为本发明一种WSN复合传感装置的数据帧的结构示意图。
具体实施过程
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明，介绍本发明的具体实施过程。
如图1所示，该WSN复合传感装置对现有的WSN节点进行改进，所述WSN复合传感装置由控制器1和具有多个传感器接口的连接器2以及多个传感器3组成；所述连接器2一端与所述控制器1相连，其具有多个传感器接口的另一端分别与所述传感器3相连接；
如图2所示，一种WSN复合传感装置的工作方法,步骤如下：
A:配置，根据实际接入的传感器情况对WSN复合传感装置进行配置，配置内容包括传感器的地址、类型和启动幅度；启动幅度是自定义的一个参数，只有传感器值变化幅度大于等于启动幅度时，此传感器值才会被编码进数据帧中；
B:采集传感器数据，根据配置信息智能地匹配传感器采集方式和采集流程，依次采集接入的多个传感器的数据；
C:变化幅度检测，依次检测传感器值相对上一次值的变化幅度，进行数据筛选，筛选出变化幅度大于步骤A中设定的启动幅度的传感器值；
D:数据编码，按照图3所示数据帧的格式进行编码，数据编码步骤如下：
（1）分析，对数据进行分析，按照传感器类型进行分类，把数据依次放入拆分队列中；
（2）字节拆分，对拆分队列中的数据进行拆分，逐个将字节数据拆分成bit数据；bit压缩，对拆分好的bit数据进行压缩，只保留bit数组的有效位,例如：字节0x07的二进制编码为“00000111”，只保留3个bit的“111”，以此类推；提取组包协议，组包协议负责对压缩的数据段进行编码解释，组包协议由传感标识、协议总长、传感器ID和传感值长组成，具体格式如图3中的组包协议所示，其中每一组传感器ID和传感值长对应数据段中一个传感值；
（3）组包协议检测，组包协议是否累计3次是否无变化：
a.有变化，先进行负载情况判断，根据信道负载情况采取同步和异步两种方式：当信道负载高时，自动采取异步方式，先处理和发送组包协议，再处理和发送数据；当信道负载低时，自动采取同步方式，一次性处理，发送组包协议和数据；
b.无变化，当数据连续3次无变化时，只处理和发送数据，不处理和发送组包协议；
（4）比特（bit）还原成字节，将按照图3中数据帧格式处理好的bit数据还原成字节数组，不足一个字节的在bit数据尾部补齐0后还原成字节数组；该字节数组即为最终数据帧中的数据域；
E:打包数据帧，在数据域首加上WSN帧头（5字节），然后在包尾部加上1个字节的CRC校验帧尾，至此，获得最终数据帧；
F:数据发送，发送最终数据帧，完成发送，可重复步骤B。
需要指出的是，本发明所述一种WSN复合传感装置与本发明所述工作方法在原理和实现过程上是相同或类似的，故其重复部分在此不再赘述。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。
Claims (1)
1.一种WSN复合传感装置的工作方法，该方法基于的WSN复合传感装置包含1个控制器和多个传感器；所述控制器用于数据采集、处理和发送；还包含1个具有多个传感器接口的连接器，所述连接器采用现场可编程芯片的接口电路，所述连接器一端与所述控制器相连，其具有多个传感器接口的另一端分别与所述传感器相连接，传感器的数据引脚和所述连接器的引脚相连；用户根据接入传感器的种类、数量和引脚号对WSN复合传感装置进行配置；完成配置后，所述控制器和所述连接器协同工作实现对所述多个传感器的接入；其特征在于：所述工作方法包括如下步骤：
A、配置：根据实际接入的传感器情况对WSN复合传感装置进行配置，配置内容包括传感器的地址、类型和启动幅度；启动幅度是自定义的一个参数，只有传感器值变化幅度大于等于启动幅度时，此传感器值才会被编码进数据帧中；
B、采集传感器数据：根据配置信息智能地匹配传感器采集方式和采集流程，依次采集接入的多个传感器的数据；
C、变化幅度检测：依次检测传感器值相对上一次值的变化幅度，进行数据筛选，筛选出变化幅度大于步骤A中设定的启动幅度的传感器值；
D、数据编码：按一定数据帧的格式进行编码，数据编码步骤如下：
(1)分析：对数据进行分析，按照传感器类型进行分类，把数据依次放入拆分队列中；
(2)字节拆分：对拆分队列中的数据进行拆分，逐个将字节数据拆分成bit数据；bit压缩，对拆分好的bit数据进行压缩，只保留bit数组的有效位；提取组包协议，组包协议负责对压缩的数据段进行编码解释，组包协议由传感标识、协议总长、传感器ID和传感器值长组成；其中每一组传感器ID和传感器值长对应数据段中一个传感器值；
(3)组包协议检测：组包协议是否累计3次无变化；
a.有变化：先进行负载情况判断，根据信道负载情况采取同步和异步两种方式：当信道负载高时，自动采取异步方式，先处理和发送组包协议，再处理和发送数据；当信道负载低时，自动采取同步方式，一次性处理，发送组包协议和数据；
b.无变化：只处理和发送数据，不处理和发送组包协议；
(4)比特bit还原成字节：将按帧格式处理好的bit数据还原成字节数组，不足一个字节的在bit数据尾部补齐0后还原成字节数组；该字节数组即为最终数据帧中的数据域；
E、打包数据帧：在数据域首加上WSN帧头，然后在包尾部加上1个字节的CRC校验帧尾，至此，获得最终数据帧；
F、数据发送：发送最终数据帧，完成发送，重复步骤B；
上述所述传感器为开关型传感器、模拟型传感器和数字型传感器中的任一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210433446.4A CN102905281B (zh) | 2012-11-01 | 2012-11-01 | 一种wsn复合传感装置及工作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210433446.4A CN102905281B (zh) | 2012-11-01 | 2012-11-01 | 一种wsn复合传感装置及工作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102905281A CN102905281A (zh) | 2013-01-30 |
| CN102905281B true CN102905281B (zh) | 2015-06-17 |
Family
ID=47577271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210433446.4A Expired - Fee Related CN102905281B (zh) | 2012-11-01 | 2012-11-01 | 一种wsn复合传感装置及工作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102905281B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203455642U (zh) * | 2013-09-25 | 2014-02-26 | 向智勇 | 多传感器控制电路 |
| CN103634148A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-12 | 中国电子器材总公司 | 一种传感器的配置方法、服务器及系统 |
| CN104901990B (zh) * | 2014-07-18 | 2018-05-22 | 华东理工大学 | 基于物联网的传感器柔性接入系统及其柔性接入方法 |
| CN107846264A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-03-27 | 上海神开石油科技有限公司 | 一种适用于录井现场的信号处理系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2322819Y (zh) * | 1997-12-02 | 1999-06-09 | 吕东明 | 机动车辆电脑荧光显示控制仪表 |
| CN101226689A (zh) * | 2008-02-03 | 2008-07-23 | 北京交通大学 | 道路交通信息采集的多传感器接入装置及其数据融合方法 |
| CN202042044U (zh) * | 2011-04-22 | 2011-11-16 | 安徽农业大学 | 通用远程无线监测模块 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110276738A1 (en) * | 2010-04-29 | 2011-11-10 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Sensor node including general-purpose interface port and plug and play function, sensor board including general-purpose interface port and sensor device driver, general-purpose interface port, and operation method of sensor node, sensor board, and general-purpose interface port |
-
2012
- 2012-11-01 CN CN201210433446.4A patent/CN102905281B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2322819Y (zh) * | 1997-12-02 | 1999-06-09 | 吕东明 | 机动车辆电脑荧光显示控制仪表 |
| CN101226689A (zh) * | 2008-02-03 | 2008-07-23 | 北京交通大学 | 道路交通信息采集的多传感器接入装置及其数据融合方法 |
| CN202042044U (zh) * | 2011-04-22 | 2011-11-16 | 安徽农业大学 | 通用远程无线监测模块 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102905281A (zh) | 2013-01-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102905281B (zh) | 一种wsn复合传感装置及工作方法 | |
| CN1972146A (zh) | 一种无线数据采集与处理方法及其系统 | |
| CN105049151A (zh) | 一种用于串口通信控制的方法和通信串口 | |
| CN104200620A (zh) | 建筑健康远程监测系统及方法 | |
| CN109545116A (zh) | 一种显示模组的驱动装置及检测系统 | |
| CN105187332A (zh) | 基于Zigbee网络的多源数据传输方法 | |
| CN105577836A (zh) | 一种可穿戴设备的数据处理方法及可穿戴设备 | |
| CN103241666B (zh) | 浮式起重机运行智能监控系统 | |
| CN1848715A (zh) | 实现同步串行数据在tdm网透传的方法、系统及处理装置 | |
| CN202309736U (zh) | 一种物联网智能终端 | |
| CN107547631A (zh) | 一种通信控制方法及物联网服务器 | |
| CN103049417B (zh) | 一种基于usb传输的多路信号同步采集系统装置及方法 | |
| CN102790671A (zh) | 一种基于ZigBee技术的无线全双工实时语音传输装置和方法 | |
| CN103912260A (zh) | 油田单井数据自动化远程采集系统 | |
| CN104269041A (zh) | 一种基于星型拓扑架构的高码率数据采集传输系统 | |
| CN102882587B (zh) | 数据通信系统、前导长度最佳化方法以及通信装置 | |
| CN104113933A (zh) | 一种信息传输方法、装置和移动终端 | |
| CN204188983U (zh) | 一种基于fpga和phy芯片的高速采样装置 | |
| CN204667611U (zh) | 一种农田数据远程监测系统 | |
| CN105117505A (zh) | 一种8通道高速同步数据采集系统及其方法 | |
| CN103913619B (zh) | 基于无线传感器网络的电流监测方法 | |
| CN104917533A (zh) | 一种iq数据压缩方法、装置以及系统 | |
| CN105206028A (zh) | 基于物联网的信息采集装置及系统 | |
| CN201335764Y (zh) | 在线检测水泵和/或供水管道的水力性能参数的检测系统 | |
| CN205016216U (zh) | 一种显示屏接口转换装置以及智能手表 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Han Miao Inventor after: Liu Zhen Inventor after: Wang Haihan Inventor after: Wang Dong Inventor after: Shi Hui Inventor after: Hang Yinli Inventor after: Tang Xianghua Inventor after: Zhang Min Inventor before: Han Miao Inventor before: Liu Zhen Inventor before: Wang Haihan Inventor before: Wang Dong |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160614 Address after: 212003 Zhenjiang City, Jiangsu province dream Creek Road, No. 2 Patentee after: Jiangsu University of Science and Technology Patentee after: Nantong Power Supply Company, Jiangsu Electric Power Co., Ltd. Address before: 212003 Zhenjiang City, Jiangsu province dream Creek Road, No. 2 Patentee before: Jiangsu University of Science and Technology |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150617 Termination date: 20171101 |