CN105611614A - 无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的方法及系统，通过路由节点的自反馈休眠唤醒的方法，使路由节点在绝大部分监测时间内都处于休眠状态，大幅度降低了路由节点的功耗，不再需要采用太阳能板电路或频繁更换电池的方式确保路由节点正常工作，减少了监测人员对路由节点的维护工作量，并达到了节能减排的目的；使整个系统在低功耗的同时实现了数据完整采集，不会出现由于跳传失败引起的丢包问题；此外，将是否休眠或唤醒的判断过程固定在单个路由节点中，与其他的节点设备无关，使网络较为简单，降低了硬件开发和维护的难度。

Description

无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的方法及系统
技术领域
本发明涉及建筑结构的施工安全监测技术领域，特别涉及用于建筑施工无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的方法及系统。
背景技术
在建筑施工行业中的施工监测领域，目前逐步开始应用无线监测技术，取代了传统的有线监测方式。基于无线监测技术的施工监测系统应用具有降低监测人员工作量、数据完整性和实时性好、自动化程度高的优点，受到施工监测人员的广泛欢迎。
一般情况下，基于无线监测技术的施工监测系统包括：传感器，采集节点设备，路由节点设备，协调器节点设备，上位机软件等。系统内部逻辑关系为：在监测测点部位布置传感器，通过有线方式连接至采集节点；各采集节点按照一定频率采集到数据后，通过无线方式将数据汇总发送，在采集节点与协调器节点可直接通讯时，直接发送至协调器节点，在无线传输受到障碍物阻隔或距离较远导致采集节点与协调器节点通讯不畅时，通过路由节点设备实现数据的跳传后发送至协调器节点；协调器节点将接收到的数据通过有线方式传输至现场计算机设备或通过无线方式发送至远程服务器，通过部署于计算机设备或远程服务器上的上位机软件进行数据解析、处理和存储等。
实际应用中，由于建筑施工现场无法实现系统各节点的持续稳定供电，因此，一般采用电池供电，而针对长时间(如1个月以上)的持续监测，电池供电方式无法满足各节点正常功耗要求。常规做法是对各节点进行休眠，包括采集节点、协调器节点，仅在数据采集和数据传输时将其唤醒，其他的时间处于基本不耗电的休眠状态。采用上述方式可大幅度提升采集节点和协调器节点的持续工作时间。
但是，路由节点在系统中提供数据跳传的功能，其休眠和唤醒状态的持续时间会影响数据的正常传输，经常出现数据尚未跳传成功，路由节点已经自动休眠，导致数据跳传失败的情况出现。常规做法是使路由节点保持在常供电状态下，并采用电池+太阳能板供电的方式或阶段性更换电池的方式，以确保其正常工作。实际操作中，一方面路由节点的数量很多，阶段性更换电池工作量大，且造成大量浪费，不利于节能环保；另一方面，某些项目中的监测项目在室内或地下，无法采用太阳能板进行供电，限制了无线施工监测系统的应用环境。因此，如何降低路由节点的功耗，提供一种适用于建筑施工现场的路由节点休眠和唤醒方法是无线施工监测系统亟待解决的一个主要技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的方法及系统，能够解决目前建筑施工行业的无线施工监测系统中路由节点需要持续供电的瓶颈问题。
为解决上述问题，本发明提供一种无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的方法，包括：
步骤一，路由节点每隔预设时间持续唤醒1个采样周期，各采集节点、路由节点发送心跳包至协调器节点，协调器节点记录所述采集节点、路由节点的心跳包路径，以形成网络；
步骤二，所述协调器节点将所述网络中的对应采集节点信息自动记录到各路由节点中，即在路由节点中记录通过该路由节点的所有采集节点的设备编号和数据包大小信息；
步骤三，在所述形成的网络的基础上，所述路由节点按照采集节点的采样时刻自动提前唤醒，等待所属的采集节点进行数据跳传；
步骤四，所述路由节点从所属的采集节点接收到数据包后，先将接收到的数据包与记录在该采集节点上的设备编号和数据包大小做对比，
步骤五，如设备编号和数据包比对均一致，则所述路由节点将接收到的数据包上传至协调器节点，并自动进入休眠状态。
进一步的，在上述方法中，步骤四之后还包括步骤六，如设备编号和数据包有其一比对不一致，则所述路由节点保持唤醒状态，自动发送指令通知采集节点重新采集和传输，并判断等待是否超时，
步骤七，如未超时，则转到步骤四继续进行比对。
进一步的，在上述方法中，步骤六之后还包括步骤八，如超时，则自动进入休眠状态。
进一步的，在上述方法中，所述预设时间为1小时。
进一步的，在上述方法中，所述路由节点按照采集节点的采样时刻自动提前唤醒的步骤中，所述路由节点自动提前1秒唤醒。
根据本发明的另一面，提供一种无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的系统，包括：
采集节点，用于进行数据采集；
路由节点，用于每隔预设时间持续唤醒1个采样周期，各采集节点、路由节点发送心跳包至协调器节点，及在形成的网络的基础上，按照采集节点的采样时刻自动提前唤醒，等待所属的采集节点进行数据跳传，并从所属的采集节点接收到数据包后，先将接收到的数据包与记录在该采集节点上的设备编号和数据包大小做对比，如设备编号和数据包比对均一致，则所述路由节点将接收到的数据包上传至协调器节点，并自动进入休眠状态。
协调器节点，用于记录所述采集节点、路由节点的心跳包路径，以形成网络，及将所述网络中的对应采集节点信息自动记录到各路由节点中，即在路由节点中记录通过该路由节点的所有采集节点的设备编号和数据包大小信息。
进一步的，在上述系统中，所述路由节点，还用于如设备编号和数据包有其一比对不一致，则所述路由节点保持唤醒状态，自动发送指令通知采集节点重新采集和传输，并判断等待是否超时，如未超时，则继续进行比对。
进一步的，在上述系统中，所述路由节点，还用于如超时，则自动进入休眠状态。
进一步的，在上述系统中，所述路由节点，用于每隔1小时持续唤醒1个采样周期。
进一步的，在上述系统中，所述路由节点，用于按照采集节点的采样时刻自动提前1秒唤醒。
与现有技术相比，本发明通过路由节点的自反馈休眠唤醒的方法，使路由节点在绝大部分监测时间内都处于休眠状态，大幅度降低了路由节点的功耗，不再需要采用太阳能板电路或频繁更换电池的方式确保路由节点正常工作，减少了监测人员对路由节点的维护工作量，并达到了节能减排的目的；使整个系统在低功耗的同时实现了数据完整采集，不会出现由于跳传失败引起的丢包问题；能够解决目前建筑施工行业的无线施工监测系统中路由节点需要持续供电的瓶颈问题，可在确保路由节点正常工作的前提下，大幅度降低路由节点的功耗，实现路由节点仅采用电池供电的工作方式，降低了路由节点的维护难度，拓展了无线监测在建筑施工行业的应用范围；低功耗目标的达成，使监测系统的应用范围更为广泛，可拓展用于一些不方便供电或更换电池的建筑施工现场，如某些路由节点布置于超高层建筑外墙、桥梁主塔上等监测人员难以到达进行维护的结构位置，地下结构施工中路由节点无法采用太阳能板供电等情况，都可得到有效解决。此外，将是否休眠或唤醒的判断过程固定在单个路由节点中，与其他的节点设备无关，使网络较为简单，降低了硬件开发和维护的难度。
附图说明
图1是本发明一实施例的无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的方法的流程图；
图2是本发明一实施例的网络结构示意图；
图3是图2的一数据传输示意图；
图4是图3的另一数据传输示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，本发明提供一种无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的方法，包括：
步骤S1，路由节点每隔预设时间如一个小时持续唤醒1个采样周期，各采集节点、路由节点发送心跳包至协调器节点，协调器节点记录所述采集节点、路由节点的心跳包路径，以形成网络；
步骤S2，所述协调器节点将所述网络中的对应采集节点信息自动记录到各路由节点中，即在路由节点中记录通过该路由节点的所有采集节点的设备编号和数据包大小信息；
步骤S3，在所述形成的网络的基础上，所述路由节点按照采集节点的采样时刻自动提前(一般提前时间为1s)唤醒，等待所属的采集节点进行数据跳传；
步骤S4，所述路由节点从所属的采集节点接收到数据包后，先将接收到的数据包与记录在该采集节点上的设备编号和数据包大小做对比，
步骤S5，如设备编号和数据包比对均一致，则所述路由节点将接收到的数据包上传至协调器节点，并自动进入休眠状态。
优选的，如图1所示，步骤S4之后，还包括步骤S6，如设备编号和数据包有其一比对不一致，则所述路由节点保持唤醒状态，自动发送指令通知采集节点重新采集和传输，并判断等待是否超时，
步骤S7，如未超时，则转到步骤S4继续进行比对。
优选的，如图1所示，步骤S6之后还包括步骤S8，如超时，则自动进入休眠状态。例如，如采集节点损坏导致数据无法采集，则所述路由节点等待至超时，自动进入休眠状态。
详细的，本实施例针对超高层建筑大体积混凝土底板温度监测进行。协调器节点布置在底板中央塔吊上，底板上设置3个终端采集节点，以及3个路由节点。如图2所示，协调器节点编号为1#；终端采集节点编号为2#-4#；路由节点编号为5#-7#。其中，2#及3#采集节点通过5#路由节点转发数据；4#采集节点由于距离较远，依次通过6#及7#节点转发数据。5#-7#路由节点将转发数据传输至1#协调器节点进行后续处理。
自动组网成功后，5#路由节点自动记录需要进行数据转发的节点编号为2#、3#，需要转发的数据包大小分别为80字节和100字节；6#路由节点自动记录需要进行数据转发的节点编号为4#，需要转发的数据包大小为120字节；7#路由节点自动记录同6#路由节点。
在采集时刻前1s，所有路由节点从休眠中自动唤醒，等待数据传输。
在采集时刻，所有采集节点从休眠中自动唤醒，分别进行采集和数据传输。
如图3所示，如5#路由节点接收到2#、3#节点的数据且数据包大小一致时，将其转发至协调器节点后，自动进入休眠状态；如5#路由节点未接收到两个节点的数据或数据包大小不一致时，将发送采集指令到有问题的采集节点进行重新采集传输，或一直等待10s(超时)后自动进入休眠状态。
如图4所示，如6#和7#路由节点接收到4#节点的数据且数据包大小一致时，将其转发至协调器节点后，并依次进入休眠状态，其中两个路由节点分别进行判断，互不干扰；如任何一个路由节点未接收到4#节点的数据或数据包大小不一致时，将发送采集指令到4#采集节点进行重新采集传输，或一直等待10s(超时)后自动进入休眠状态。
自动组网应在每次心跳包时刻进行，以应对自组网络临时发生变化的情况。
综上所述，本实施例通过路由节点的自反馈休眠唤醒的方法，使路由节点在绝大部分监测时间内都处于休眠状态，大幅度降低了路由节点的功耗，不再需要采用太阳能板电路或频繁更换电池的方式确保路由节点正常工作，减少了监测人员对路由节点的维护工作量，并达到了节能减排的目的；使整个系统在低功耗的同时实现了数据完整采集，不会出现由于跳传失败引起的丢包问题；能够解决目前建筑施工行业的无线施工监测系统中路由节点需要持续供电的瓶颈问题，可在确保路由节点正常工作的前提下，大幅度降低路由节点的功耗，实现路由节点仅采用电池供电的工作方式，降低了路由节点的维护难度，拓展了无线监测在建筑施工行业的应用范围；低功耗目标的达成，使监测系统的应用范围更为广泛，可拓展用于一些不方便供电或更换电池的建筑施工现场，如某些路由节点布置于超高层建筑外墙、桥梁主塔上等监测人员难以到达进行维护的结构位置，地下结构施工中路由节点无法采用太阳能板供电等情况，都可得到有效解决。此外，将是否休眠或唤醒的判断过程固定在单个路由节点中，与其他的节点设备无关，使网络较为简单，降低了硬件开发和维护的难度。
实施例二
本发明还提供另一种无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的系统，包括：
采集节点，用于进行数据采集；
路由节点，用于每隔预设时间持续唤醒1个采样周期，各采集节点、路由节点发送心跳包至协调器节点，及在形成的网络的基础上，按照采集节点的采样时刻自动提前唤醒，等待所属的采集节点进行数据跳传，并从所属的采集节点接收到数据包后，先将接收到的数据包与记录在该采集节点上的设备编号和数据包大小做对比，如设备编号和数据包比对均一致，则所述路由节点将接收到的数据包上传至协调器节点，并自动进入休眠状态。
协调器节点，用于记录所述采集节点、路由节点的心跳包路径，以形成网络，及将所述网络中的对应采集节点信息自动记录到各路由节点中，即在路由节点中记录通过该路由节点的所有采集节点的设备编号和数据包大小信息。
优选的，所述路由节点，还用于如设备编号和数据包有其一比对不一致，则所述路由节点保持唤醒状态，自动发送指令通知采集节点重新采集和传输，并判断等待是否超时，如未超时，则继续进行比对。
优选的，所述路由节点，还用于如超时，则自动进入休眠状态。
优选的，所述路由节点，用于每隔1小时持续唤醒1个采样周期。
优选的，所述路由节点，用于按照采集节点的采样时刻自动提前1秒唤醒。
实施例二的其它详细内容具体可参见实施例一的对应部分，在此不再赘述。
综上所述，本发明通过路由节点的自反馈休眠唤醒的方法，使路由节点在绝大部分监测时间内都处于休眠状态，大幅度降低了路由节点的功耗，不再需要采用太阳能板电路或频繁更换电池的方式确保路由节点正常工作，减少了监测人员对路由节点的维护工作量，并达到了节能减排的目的；使整个系统在低功耗的同时实现了数据完整采集，不会出现由于跳传失败引起的丢包问题；能够解决目前建筑施工行业的无线施工监测系统中路由节点需要持续供电的瓶颈问题，可在确保路由节点正常工作的前提下，大幅度降低路由节点的功耗，实现路由节点仅采用电池供电的工作方式，降低了路由节点的维护难度，拓展了无线监测在建筑施工行业的应用范围；低功耗目标的达成，使监测系统的应用范围更为广泛，可拓展用于一些不方便供电或更换电池的建筑施工现场，如某些路由节点布置于超高层建筑外墙、桥梁主塔上等监测人员难以到达进行维护的结构位置，地下结构施工中路由节点无法采用太阳能板供电等情况，都可得到有效解决。此外，将是否休眠或唤醒的判断过程固定在单个路由节点中，与其他的节点设备无关，使网络较为简单，降低了硬件开发和维护的难度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的方法，其特征在于，包括：
步骤一，路由节点每隔预设时间持续唤醒1个采样周期，各采集节点、路由节点发送心跳包至协调器节点，协调器节点记录所述采集节点、路由节点的心跳包路径，以形成网络；
步骤二，所述协调器节点将所述网络中的对应采集节点信息自动记录到各路由节点中，即在路由节点中记录通过该路由节点的所有采集节点的设备编号和数据包大小信息；
步骤三，在所述形成的网络的基础上，所述路由节点按照采集节点的采样时刻自动提前唤醒，等待所属的采集节点进行数据跳传；
步骤四，所述路由节点从所属的采集节点接收到数据包后，先将接收到的数据包与记录在该采集节点上的设备编号和数据包大小做对比，
步骤五，如设备编号和数据包比对均一致，则所述路由节点将接收到的数据包上传至协调器节点，并自动进入休眠状态。
2.如权利要求1所述的无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的方法，其特征在于，步骤四之后还包括步骤六，如设备编号和数据包有其一比对不一致，则所述路由节点保持唤醒状态，自动发送指令通知采集节点重新采集和传输，并判断等待是否超时，
步骤七，如未超时，则转到步骤四继续进行比对。
3.如权利要求2所述的无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的方法，其特征在于，步骤六之后还包括步骤八，如超时，则自动进入休眠状态。
4.如权利要求1所述的无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的方法，其特征在于，所述预设时间为1小时。
5.如权利要求1至4任一项所述的无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的方法，其特征在于，所述路由节点按照采集节点的采样时刻自动提前唤醒的步骤中，所述路由节点自动提前1秒唤醒。
6.一种无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的系统，其特征在于，包括：
采集节点，用于进行数据采集；
路由节点，用于每隔预设时间持续唤醒1个采样周期，各采集节点、路由节点发送心跳包至协调器节点，及在形成的网络的基础上，按照采集节点的采样时刻自动提前唤醒，等待所属的采集节点进行数据跳传，并从所属的采集节点接收到数据包后，先将接收到的数据包与记录在该采集节点上的设备编号和数据包大小做对比，如设备编号和数据包比对均一致，则所述路由节点将接收到的数据包上传至协调器节点，并自动进入休眠状态。
协调器节点，用于记录所述采集节点、路由节点的心跳包路径，以形成网络，及将所述网络中的对应采集节点信息自动记录到各路由节点中，即在路由节点中记录通过该路由节点的所有采集节点的设备编号和数据包大小信息。
7.如权利要求6所述的无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的系统，其特征在于，所述路由节点，还用于如设备编号和数据包有其一比对不一致，则所述路由节点保持唤醒状态，自动发送指令通知采集节点重新采集和传输，并判断等待是否超时，如未超时，则继续进行比对。
8.如权利要求7所述的无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的系统，其特征在于，所述路由节点，还用于如超时，则自动进入休眠状态。
9.如权利要求6所述的无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的系统，其特征在于，所述路由节点，用于每隔1小时持续唤醒1个采样周期。
10.如权利要求6至9任一项所述的无线监测的路由节点自反馈休眠唤醒的系统，其特征在于，所述路由节点，用于按照采集节点的采样时刻自动提前1秒唤醒。
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