CN111372307A - 一种基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统 - Google Patents

一种基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统 Download PDF

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朱恒慧
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Abstract

本发明涉及一种基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，包括1、控制系统及采集节点，T1时刻，控制系统发送第一同步信号至各采集节点，第一同步信号包括同步时间T1，各采集节点在接收到第一同步信号后修改系统时间至同步时间T1；T2时刻，控制系统发送第二同步信号至各采集节点，第二同步信号包括同步时间T2，各采集节点在接收到第二同步信号后修改系统时间至T2+τ，其中，τ＝(T2‑T2’)/2，T2’为采集节点接收到第二同步信号时采集节点的节点时间。本发明的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统数据采集时间一致性高。

Description

一种基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统
技术领域
本发明涉及一种数据采集系统，尤其涉及一种基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统。
背景技术
目前在桥梁健康监测系统和桥梁荷载试验中常常采用有线网络的形式实现传感器的数据采集，有线网络一般采用485总线形式。485总线是采用轮回闻讯的方式采集数据，总线控制器需要根据系统设置，对总线上不同ID号的传感器使用问答方式获得数据，很明显，前一个传感器获得数据和后一个传感器获得数据之间相差一个延迟时间，假设系统上有N个传感器，总线轮询一遍，到最后一个传感器轮询完成，则其采样的时间点比第一个传感器采样的时间点延迟了N*t时间t为一个传感器问答时间，如果是对实时性要求很强系统，这个延迟时间是致命的，比如采集桥梁索力加速度的传感系统，存在这个时间延迟，使得计算的FFT无法表达真实过程。另外如果需要桥梁在重车经过时的桥梁状态，要用到应变、索力、挠度等关联性，由于其采集时间不一致，导致关联的数据为伪关联。而现有的同步采集系统，系统采用按照节点当地的时间为参考，以一定周期进行采样，由于节点的晶振稳定性存在误差，从而影响采集时间的一致性。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种数据采集时间一致性高的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统。
本发明的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，包括1、控制系统及采集节点，T1时刻，控制系统发送第一同步信号至各采集节点，第一同步信号包括同步时间T1，各采集节点在接收到第一同步信号后修改系统时间至同步时间T1；
T2时刻，控制系统发送第二同步信号至各采集节点，第二同步信号包括同步时间T2，各采集节点在接收到第二同步信号后修改系统时间至T2+τ，其中，τ＝(T2-T2’)/2，T2’为采集节点接收到第二同步信号时采集节点的节点时间。
进一步的，本发明的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，所述控制系统为装有控制软件的计算机。
进一步的，本发明的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，控制系统通过无线通信网络与DTU设备连接，所述DTU设备通过串口与所述采集节点连接。
进一步的，本发明的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，所述采集节点包括传感器及与传感器连接的无线传感器节点，多个采集节点的无线传感器节点通过ZigBee无线网络连接，其中一个无线传感器节点通过串口与所述DTU设备连接。
进一步的，本发明的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，所述无线传感器节点包括无线传输单元、电源单元及处理器单元，所述处理器电源分别与所述电源单元、无线传输单元、传感器连接，所述电源单元还与无线传输单元、传感器连接。
进一步的，本发明的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，所述无线传输单元为WIFI无线传输模块，所述处理器单元包括CC2530芯片。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统
系统采用ZIGBEE无线传感器网络方式，实现传感器数据的时间同步采集，系统网络采用无线多跳网络，实现无线数据的组网传递数据，实现时间同步的方式采用二次时间同步法，用来修正网络传输时间与延迟时间，具体的系统通过网络+DTU方式远程发送同步命令，即把控制系统的时间作为同步时间T1下发下去，把所有的下位采集节点时间强行同步到控制系统上来，所有采集节点接收到该信号，如果在休眠的采集节点自动醒来，把自己的时间调整到T1上，但是由于采集节点网路存在信号拥堵、传输路径等问题，接收到同步信号的时间会有所不同，在接收到第一同步信号，并把时间调整到T1上，每个采集节点并不一致，故控制系统需再次广播下发控制系统当前的系统时间T2作为时间同步信号修正信号，整个系统时间差应该是T2－T1；上一次节点的时间已经采用标准的时间T来运行但存在因网络等因数的延迟，则当前节点时间为T2’，如果此时节点上的T2－T2’＝t不为零，则说明节点接收存在延迟，此延迟是两次传输获得的延迟综合，网络拓扑不变，路由算法不变，可认为网络两次延迟一样，则这个时间τ＝t/2就是该节点接收到无线信号的网络延迟，再次调整节点的当前时间到T2+τ上，实现了网络延迟的修正，然后根据给定的采样周期采样，实现采样数据的时间同步，此方法可以多次平均这一网络延迟，一般2-5次即可，从而实现对网络延迟的修正，然后根据给定的采样周期采样，实现采样数据的时间同步。
综上所述，本发明的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统数据采集时间一致性高。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统的系统图；
图2是采集节点的系统框图；
图3是系统时间同步方式流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1至图3，本发明一较佳实施例的一种基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，包括控制系统及采集节点，T1时刻，控制系统发送第一同步信号至各采集节点，第一同步信号包括同步时间T1，各采集节点在接收到第一同步信号后修改系统时间至同步时间T1；
T2时刻，控制系统发送第二同步信号至各采集节点，第二同步信号包括同步时间T2，各采集节点在接收到第二同步信号后修改系统时间至T2+τ，其中，τ＝(T2-T2’)/2，T2’为采集节点接收到第二同步信号时采集节点的节点时间。
具体的，系统同步时间流程如图3所示，系统通过网络+DTU方式远程发送同步命令，即把控制系统的时间作为同步时间T1下发下去，把所有的下位采集节点时间强行同步到控制系统上来，所有采集节点接收到该信号，如果在休眠的采集节点自动醒来，把自己的时间调整到T1上，但是由于采集节点网路存在信号拥堵、传输路径等问题，接收到同步信号的时间会有所不同，在接收到第一同步信号，并把时间调整到T1上，每个采集节点并不一致，故控制系统需再次广播下发控制系统当前的系统时间T2作为时间同步信号修正信号，整个系统时间差应该是T2－T1；上一次节点的时间已经采用标准的时间T来运行但存在因网络等因数的延迟，则当前节点时间为T2’，如果此时节点上的T2－T2’＝t不为零，则说明节点接收存在延迟，此延迟是两次传输获得的延迟综合，网络拓扑不变，路由算法不变，可认为网络两次延迟一样，则这个时间τ＝t/2就是该节点接收到无线信号的网络延迟，再次调整节点的当前时间到T2+τ上，实现了网络延迟的修正，然后根据给定的采样周期采样，实现采样数据的时间同步，此方法可以多次平均这一网络延迟，一般2-5次即可，从而实现对网络延迟的修正，然后根据给定的采样周期采样，实现采样数据的时间同步。
作为优选，本发明的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，控制系统为装有控制软件的计算机。
作为优选，本发明的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，控制系统通过无线通信网络与DTU设备连接，DTU设备通过串口与采集节点连接。
DTU是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备，其起到将连接采集节点与控制系统的作用。
作为优选，本发明的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，采集节点包括传感器及与传感器连接的无线传感器节点，多个采集节点的无线传感器节点通过ZigBee无线网络连接，其中一个无线传感器节点通过串口与DTU设备连接。
作为优选，本发明的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，无线传感器节点包括无线传输单元、电源单元及处理器单元，处理器电源分别与电源单元、无线传输单元、传感器连接，电源单元还与无线传输单元、传感器连接。
作为优选，本发明的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，无线传输单元为WIFI无线传输模块，处理器单元包括CC2530芯片。
以上仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，其特征在于：包括控制系统及采集节点，T1时刻，控制系统发送第一同步信号至各采集节点，第一同步信号包括同步时间T1，各采集节点在接收到第一同步信号后修改系统时间至同步时间T1；
T2时刻，控制系统发送第二同步信号至各采集节点，第二同步信号包括同步时间T2，各采集节点在接收到第二同步信号后修改系统时间至T2+τ，其中，τ＝(T2-T2’)/2，T2’为采集节点接收到第二同步信号时采集节点的节点时间。
2.根据权利要求1所述的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，其特征在于：所述控制系统为装有控制软件的计算机。
3.根据权利要求1所述的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，其特征在于：控制系统通过无线通信网络与DTU设备连接，所述DTU设备通过串口与所述采集节点连接。
4.根据权利要求3所述的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，其特征在于：所述采集节点包括传感器及与传感器连接的无线传感器节点，多个采集节点的无线传感器节点通过ZigBee无线网络连接，其中一个无线传感器节点通过串口与所述DTU设备连接。
5.根据权利要求4所述的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，其特征在于：所述无线传感器节点包括无线传输单元、电源单元及处理器单元，所述处理器电源分别与所述电源单元、无线传输单元、传感器连接，所述电源单元还与无线传输单元、传感器连接。
6.根据权利要求5所述的基于无线多跳网络的时间同步数据采集系统，其特征在于：所述无线传输单元为WIFI无线传输模块，所述处理器单元包括CC2530芯片。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022205838A1 (zh) * 2021-03-30 2022-10-06 杭州涂鸦信息技术有限公司 基于传感器时间同步系统的时间同步方法、介质及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130044658A1 (en) * 2011-08-16 2013-02-21 Utc Fire & Security Corporation Beacon synchronization in wifi based systems
CN104968043A (zh) * 2015-04-29 2015-10-07 重庆邮电大学 一种适用于wia-pa网络的时钟同步频率偏移估计方法
CN105338613A (zh) * 2015-11-02 2016-02-17 珠海许继电气有限公司 一种采用无线通信对分散节点对时同步的系统和方法
US20180063805A1 (en) * 2016-08-23 2018-03-01 Hitachi, Ltd. Time synchronization system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130044658A1 (en) * 2011-08-16 2013-02-21 Utc Fire & Security Corporation Beacon synchronization in wifi based systems
CN104968043A (zh) * 2015-04-29 2015-10-07 重庆邮电大学 一种适用于wia-pa网络的时钟同步频率偏移估计方法
CN105338613A (zh) * 2015-11-02 2016-02-17 珠海许继电气有限公司 一种采用无线通信对分散节点对时同步的系统和方法
US20180063805A1 (en) * 2016-08-23 2018-03-01 Hitachi, Ltd. Time synchronization system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022205838A1 (zh) * 2021-03-30 2022-10-06 杭州涂鸦信息技术有限公司 基于传感器时间同步系统的时间同步方法、介质及装置

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