CN114630414B - 一种多网络无线传感器实时数据同步采集系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多网络无线传感器实时数据同步采集系统及方法，其特征是系统由1个多频主站和多个单频网络构成，单频网络以多频主站为中心，构成星型网络拓扑结构。多频主站由多个不同频点的主节点组成，多频主站负责系统内的网络管理。需要同步采集的一组无线节点，分布于不同频点的网络内。系统内可包含多个不同时序的同步节点组，单频网络内，无线节点的个数等于或者大于同步节点组的个数。主站向无线节点发送组网、时钟、休眠、唤醒、采集及发送等指令信息，无线节点根据指令要求完成数据组网、休眠、唤醒、同步采集、同步发送等操作。本发明有益效果是利用多频网络及分时技术，解决了在同一系统中，多组无线传感器数据的同步采集及同步发送问题，降低了系统能耗，减少了通讯时间延迟，提高了数据同步精度。
Description
技术领域
本发明涉及无线传感器数据同步采集技术领域，特别涉及一种多网络无线传感器系统的组网方法及实时数据同步采集技术。
背景技术
在传感器的使用过程中，一些应用场景会要求某些传感器采集的数据在时间上尽量一致，通过对某些关键传感器在某时刻采集的数据进行分析，得出一些结论。不同的系统对这些传感器时刻的同步性要求不一样，有一些系统对某一组传感器要求有极高的时刻一致性和采集连续性，最高可达毫秒级或者纳秒级别。这就要求在系统建立时，要充分考虑多传感器的数据同步采集技术。
在使用有线传感器的数据采集系统中，常用的做法是所有传感器数据均集中到实时采集计算机进行采集，计算机的时钟是唯一的，数据的采集是顺序、循环执行的，关键传感器数据通常采用周期内多点采集技术进行密集采集，在允许误差范围内时，当时计算机采集速度足够快、间隔周期足够小时，即认为这些传感器的数据是同步采集的。而在无线传感器的数据采集系统中，特别是在单频无线网络中，受空中速率、无线频率、数据传输长度、带宽、节点个数、组网时间、冗余校验等因素影响，无法达到像有线传感器数据采集系统那样高的采集速率，在要求较高的系统中，无法实现多个传感器数据的同步采集传输。同时，也由于每个无线节点都是独立工作的，这些节点都有独立的时钟，时钟的长时间运行也会产生累计误差，这都对数据同步采集传输带来影响。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种多网络无线传感器实时数据同步采集系统及方法。
其技术方案如下：
一种多网络无线传感器实时数据同步采集系统，该系统主要由一个多频主站、多个单频网络，所述多频主站和多个单频网络无线通讯连接。
进一步的，所述多频主站和多个单频网络组成星型拓扑结构。
进一步的，所述单频网络主要由一个单频主站和多个无线节点组成，所述一个单频主站无线通讯连接多个无线节点。
进一步的，所述单频主站和多个无线节点组成星型拓扑结构。
更进一步的，一种多网络无线传感器实时数据同步方法，包括用于采集和发送传感器数据的无线节点，通过多频主站进行系统内的网络管理，所述多频主站采用时间信标方式协调单频网络内、单频网络间无线传感器节点的工作时序，协调无线节点对传感器数据的有序采集和发送。
进一步的，所述多频主站由多个单频主站组成。
进一步的，所述单频主站用于对单频网络内无线节点的管理和数据接收。
进一步的，所述无线节点设置有专用定时器用于数据采集、时间同步、自动休眠和自动唤醒。
进一步的，所述无线节点以多频主站时钟为基准，定时进行时钟校准。
进一步的，所述无线节点的个数等于或者大于同步节点组的个数。
进一步的，所述多频主站通过单频主站向每个无线节点发送组网信息、时间同步、休眠间隔、唤醒时间、数据采集及数据发送的指令信息，无线节点根据主站要求完成组网，并在约定时间窗内完成自主唤醒、数据采集、数据发送、再次休眠的操作；所述多频主站通过分时方式使多个单频网络依次进行数据的采集与发送。
本发明的有益效果是：
解决了在同一系统中，多组无线传感器数据的同步采集及同步发送问题，降低了系统能耗，减少了通讯时间延迟，提高了数据同步精度。
附图说明
图1为本发明的一种多网络无线传感器实时数据同步采集系统及方法的一具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步具体说明。
实施例一：
如图1所示，图1为本发明一种多网络无线传感器实时数据同步采集系统的结构图。该系统由1个多频主站、多个单频网络和若干无线传感器节点构成。
多频主站（1）通过第一单频主站（2）与第一无线节点（5）、第二无线节点（6）、第三无线节点（7）连接，并建立单频网络A。
多频主站（1）通过第二单频主站（3）与第四无线节点（8）、第五无线节点（9）、第六无线节点（10）连接，并建立单频网络B。
多频主站（1）通过第三单频主站（4）与第七无线节点（11）、第八无线节点（12）、第九无线节点（13）连接，并建立单频网络C。
第一无线节点（5）、第四无线节点（8）、第七无线节点（11）组成一组同步数据节点G1，采集时刻、发送时刻一致。
第二无线节点（6）、第五无线节点（9）、第八无线节点（12）组成一组同步数据节点G2，采集时刻、发送时刻一致。
第三无线节点（7）、第六无线节点（10）、第九无线节点（13）组成一组同步数据节点Gn，采集时刻、发送时刻一致。
同步数据节点组G1、同步数据节点组G2、同步数据节点组G3的采集间隔大于本组无线节点数据的最大发送时间，不会造成G1、G2、G3组间的相互干扰。
实施例二：
多网络无线传感器实时数据同步采集系统由1个多频主站和多个单频网络组成，每个单频网络由主站和若干无线传感器节点构成。
在单频网络中，同一组的无线传感器节点工作频点相同，多频主站的工作频点与单频网络的工作频点一一对应。
需要同步数据的一组无线传感器节点分布于不同的单频网络，分别采用不同的工作频点，并可以与所在的单频网络内的其它传感器节点进行组网。
每个无线传感器节点都具有独立时钟，用于数据采集和时间同步。
主站向每个无线节点发送组网信息、时间同步、休眠间隔、唤醒时间、数据采集及数据发送等指令信息，无线节点根据主站要求完成单频网络内的组网，并在约定时间窗内完成自主唤醒、数据采集、数据发送、再次休眠等操作。
组网完成后，同一组需要同步采集的无线节点分布在不同的单频网络内，其休眠、唤醒、采集、发送、再次休眠等工作时间点完全一致。
系统内多组需要同步数据的无线节点，以组为单位，分布于不同的单频网络内，通过统一时钟、分配合理的采集间隔，实现同组无线节点数据采集时刻的一致性，避免相邻两组无线节点数据采集发送互不干扰。
应该认为，此次公开的实施方式在全部方面为例示，并不是限制性的。上述的实施方式也可以在不脱离附加的权利要求书及其主旨的情况下以各种各样的形态进行省略、置换、变更。
Claims (5)
1.一种多网络无线传感器实时数据同步方法，包括多网络无线传感器实时数据同步采集系统，该系统包括一个多频主站、多个单频网络，所述多频主站和多个单频网络无线通讯连接，所述多频主站和多个单频网络组成星型拓扑结构，所述单频网络主要由一个单频主站和多个无线节点组成，所述一个单频主站无线通讯连接多个无线节点，所述单频主站和多个无线节点组成星型拓扑结构；还包括用于采集和发送传感器数据的无线节点，其特征在于，多频主站由多个单频主站构成，通过多频主站进行系统内多个网络的管理，所述多频主站采用时间信标方式协调单频网络内、单频网络间无线传感器节点的工作时序，协调无线节点对传感器数据的有序采集和发送；所述单频主站用于对单频网络内无线节点的管理和数据接收；需同步数据的无线节点组成一个同步无线节点组，所述组成一个同步无线节点组的无线节点分布于不同的单频网络内，且在单频网络内唯一；单频网络内的无线节点由隶属于不同同步无线节点组的无线节点构成；一个同步无线节点组中的所有同步数据节点的采集时刻和发送时刻均一致；各个同步无线节点组采集间隔大于本组无线节点数据的最大发送时间。
2.根据权利要求1所述的一种多网络无线传感器实时数据同步方法，其特征在于，所述无线节点设置有专用定时器，用于数据采集、时间同步、自动休眠和自动唤醒。
3.根据权利要求2所述的一种多网络无线传感器实时数据同步方法，其特征在于，所述无线节点以多频主站时钟为基准，定时进行时钟校准。
4.根据权利要求3所述的一种多网络无线传感器实时数据同步方法，其特征在于，所述多频主站通过单频主站向每个无线节点发送组网信息、时间同步、休眠间隔、唤醒时间、数据采集及数据发送的指令信息，无线节点根据主站要求完成组网，并在约定时间窗内完成自主唤醒、数据采集、数据发送、再次休眠的操作。
5.根据权利要求4所述的一种多网络无线传感器实时数据同步方法，其特征在于，所述多频主站通过专用协议协调多个同步无线节点组分时进行数据采集与发送，相同同步无线节点组内无线节点同步进行数据的采集与发送。
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN103384173A (zh) * | 2013-01-07 | 2013-11-06 | 沈阳远方计控系统有限公司 | 无线远传多频点集抄系统规避干扰信号的方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8155099B2 (en) * | 2008-10-03 | 2012-04-10 | Robert Bosch Gmbh | Method of operating an event-driven, delay-critical wireless sensor network |
| CN101945495B (zh) * | 2010-08-13 | 2013-03-27 | 深圳市杰曼科技有限公司 | 差频子网络通讯系统和方法 |
| CN103383805B (zh) * | 2013-01-07 | 2016-07-13 | 沈阳远方计控系统有限公司 | 无线远传多频点集抄系统及其量子传递频率校正方法 |
| CN103248542A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-08-14 | 燕山大学 | 一种基于多天线的数据信息融合网关设备 |
| US9706923B2 (en) * | 2014-02-25 | 2017-07-18 | General Electric Company | System and method for adaptive interference mitigation in wireless sensor network |
-
2020
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103384173A (zh) * | 2013-01-07 | 2013-11-06 | 沈阳远方计控系统有限公司 | 无线远传多频点集抄系统规避干扰信号的方法 |
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