[发明专利]用于降低无线传感器功耗的通信方法以及应用

说明书

本发明公开了用于降低无线传感器功耗的通信方法以及应用，该方法包括无线传感器调整采集和发送数据机制、主控机接收和下达指令机制、主控机与无线传感器之间的协议框架，其中无线传感器调整采集及发送数据机制的特征主要为：不实时监听无线信号，上传间隔不固定，采集间隔不固定，可接收回带协议，数据突变可及时上报，防碰撞；主控机接收及下达指令机制的特征主要为：根据实际需求下达对应传感器的采集间隔、数据突变阈值、上传优先级、上传数据种类（历史或实时数据）；主控机与无线传感器之间的协议框架的主要特征为：帮助实现无线传感器调整采集及发送数据机制和主控机接收及下达指令机制，协议包括传感器上传协议及中控机下达指令的回带协议。

技术领域

本发明涉及冷链环境监控装备及监控技术领域，特别是一种冷链环境的无线温湿度监控方法以及应用。

背景技术

微环境（温湿度、气体等参数的变化和分布）的精细化控制得益于大量传感器的布置，实际操作中，为便于安装和调整位置，目前大量传感器的数据传输开始通过无线方式进行。目前对无线传感器网络的研究有了很大的发展，然而功耗问题仍然是制约无线传感器网络发展的重要因素。由于传感器节点体积微小，携带电池能量有限，常常因电源能量的原因失效或废弃，如果说传统无线网络的首要设计目标是提供高服务质量和高效带宽利用，其次才考虑节约能源的话，传感器网络的首要设计目标就是能源的高效利用，如何高效使用能量来最大化网络生命周期是传感器网络面临的首要挑战，这也是传感器网络和传统网络最重要的区别之一。

虽然不同的传感器节点在各自的功率数值上会有所差别，但对于大多数传感器节点而言，能耗分布总的特征是一致的，即：第一，传感器模块和处理器模块的能耗要远小于通信模块的能耗，即50%以上消耗在通信模块，剩余功耗中又有50%以上消耗在传感器数据采集上；第二，通信模块在发送数据、接收数据以及休眠时消耗了大量的能量，而通信模块在休眠模式下的能耗要小的多。

发明内容

本发明主要用于解决单主机多传感器的情况下，如何降低无线传感器功耗的问题。为解决以上问题，本发明提供了用于降低无线传感器功耗的通信方法以及应用，在防止数据空中碰撞情况出现，可以有效降低无线传感器的无效发送次数降低功耗，同时在紧急情况下，数据又能及时上传至主控机。

一种用于降低无线传感器功耗的通信方法，包括无线传感器调整采集和发送数据机制、主控机接收和下达指令机制、主控机与无线传感器之间的协议框架；所述的无线传感器调整采集和发送数据机制中采集数据时间间隔、发送数据时间间隔、数据突变阈值、优先级、发送数据类型由主控机上次通信时进行设定，随机休眠时长在优先级权重上进行随机，即优先级越高，随机休眠时长越短，不实时监听无线信号，上传间隔不固定，采集间隔不固定，可接收回带协议，数据突变可及时上报主控机，防碰撞。

所述的主控机接收和下达指令机制中回带的指令和参数，根据实际控制微环境参数的要求，并结合接收到的数据的处理结果进行设置，根据实际需求下达对应无线传感器的采集间隔、数据突变阈值、上传优先级、上传数据种类，所述数据种类包括历史或实时数据。

所述的主控机与无线传感器之间的协议框架帮助实现无线传感器调整采集和发送数据机制、主控机接收和下达指令机制，协议包括无线传感器上传协议及主控机下达指令的回带协议。

所述的通信方法，具体步骤如下：

（1）数据采集时间判断：主控机设定了每隔一段时间间隔无线传感器会对其所处环境的数据进行采集，无线传感器首先判断当前数据采集时间是否到了，如果数据采集时间到，则进入步骤（3），如果数据采集时间未到，则进入步骤（2）；

（2）数据发送时间判断：主控机设定了每隔一段时间间隔无线传感器会向其发送该时间间隔内采集的数据包，无线传感器首先判断当前数据发送时间是否到了，如果数据发送时间到，则进入步骤（6），如果数据发送时间未到，则无线传感器继续休眠；

（3）数据采集记录：主控机的MCU采集无线传感器的数据并记录，进入步骤（4）；