一種傳感器分時開閉的控制方法和傳感器節(jié)點的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基于傳感器分時開閉的控制方法和傳感器節(jié)點，預(yù)先將所有傳感器分為K組，每組的總工作電流均小于電源模塊額定電流，為每個傳感器設(shè)置一個對應(yīng)的定時器，傳感器節(jié)點每次數(shù)據(jù)上報結(jié)束后，處理器模塊根據(jù)下一次數(shù)據(jù)上報時刻和各傳感器的響應(yīng)時間來設(shè)置傳感器和電源模塊的連接時刻和斷開時刻，定時器計時達(dá)到電源連接時刻時，傳感器與電源模塊連接，達(dá)到斷開時刻時，傳感器與電源模塊斷開。本發(fā)明根據(jù)不同類型傳感器的響應(yīng)時間來分時開啟傳感器，從而節(jié)約電量。
【專利說明】一種傳感器分時開閉的控制方法和傳感器節(jié)點
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地講，涉及一種傳感器分時開閉的控制方法和傳感器節(jié)點。 【背景技術(shù)】
[0002]一般情況下，傳感器以充電電池、堿性電池等提供電量。在很多應(yīng)用場景中，電池充電或者更換并不是件容易的事情。因此，在設(shè)計傳感器和組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時，都應(yīng)該在滿足應(yīng)用需求的前提下，盡可能降低傳感器的能量消耗，延長一次充電或更換電池后的工作時間。
[0003]傳感器節(jié)點是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本功能單元。圖1是傳感器節(jié)點的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，傳感器節(jié)點的基本組成模塊包括:傳感器模塊、處理器模塊、通信模塊以及電源模塊，其中傳感器模塊通常包括多個不同類型的傳感器，用于采集傳感數(shù)據(jù)，處理器模塊是傳感器節(jié)點的核心模塊，用于設(shè)備控制、任務(wù)分配與調(diào)度、傳感數(shù)據(jù)處理等，通信模塊用于實現(xiàn)服務(wù)器和傳感器節(jié)點以及傳感器節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信和控制通信。不同類型的傳感器的響應(yīng)時間(即從上電開始到獲得穩(wěn)定的傳感數(shù)據(jù)的時間)差別很大。例如二氧化碳濃度傳感器的響應(yīng)時間在5到10分鐘，而光照傳感器的響應(yīng)時間則低于I秒。
[0004]在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，在部分場景中，服務(wù)器需要定期采集多個傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)。由于需要保證所有傳感器都輸出穩(wěn)定的傳感數(shù)據(jù)，如果電源模塊同時給多個傳感器一起供電，則供電時間需要按照最大響應(yīng)時間的傳感器來進(jìn)行設(shè)置，這樣就會造成其他響應(yīng)時間較短的傳感器浪費寶貴的電池電量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種傳感器分時開閉的控制方法和傳感器節(jié)點，根據(jù)不同類型傳感器的響應(yīng)時間來分時開閉傳感器，從而節(jié)約電量。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明傳感器分時開閉的控制方法包括以下步驟:預(yù)先將所有傳感器分為K組，每組的總工作電流均小于電源模塊額定電流，為每個傳感器設(shè)置一個對應(yīng)的定時器，傳感器節(jié)點每次數(shù)據(jù)上報結(jié)束后，處理器模塊設(shè)置傳感器和電源模塊的
連接時刻為+d I，斷開時刻為τ-Σα+4，其中τ表不傳感器節(jié)點下一次數(shù)
s=ks=k
據(jù)上報時刻，tn表示第η個傳感器的響應(yīng)時間，η的取值范圍為η = 1，2，…，N,N表示傳感器的數(shù)量，dk表示第η個傳感器所在分組k中所有傳感器的最大響應(yīng)時間，k的取值范圍為η = 1，2，…，K ;定時器計時達(dá)到電源連接時刻時，傳感器與電源模塊連接，達(dá)到斷開時刻時，傳感器與電源模塊斷開。
[0007]本發(fā)明還提供了一種傳感器分時開閉的傳感器節(jié)點，包括傳感器模塊、處理器模塊、通信模塊和電源模塊，傳感器模塊包括I個以上類型的傳感器，用于采集傳感數(shù)據(jù)并發(fā)送給處理器模塊，處理器模塊對傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后通過通信模塊發(fā)送，電源模塊向傳感器模塊、處理器模塊和通信模塊供電，傳感器預(yù)先被分為K組，每組的總工作電流均小于電源模塊額定電流，每個傳感器設(shè)置有定時器開關(guān)，用于控制電源模塊和傳感器之間供電電路的斷開與連通；
[0008]傳感器節(jié)點每次數(shù)據(jù)上報結(jié)束后，處理器模塊分別向各個定時器開關(guān)發(fā)送信號設(shè)置閉合時刻和斷開時刻，第η個傳感器對應(yīng)的定時器開關(guān)的連接時刻為T -Σds +dk -tn，







斷開時刻為T -Σds +dk -tn，其中T表不傳感器節(jié)點下一次數(shù)據(jù)上報時刻,tn表不第η個傳感
器的響應(yīng)時間，η的取值范圍為η = 1，2，…，N, N表不傳感器的數(shù)量，dk表不第η個傳感器所在分組k中所有傳感器的最大響應(yīng)時間，k的取值范圍為η = 1，2，...，!(；定時器開關(guān)的計時達(dá)到連接時刻時，開關(guān)閉合，達(dá)到斷開時刻時，開關(guān)斷開。
[0009]進(jìn)一步地，通信模塊與電源模塊之間設(shè)置有定時器開關(guān)，傳感器節(jié)點每次數(shù)據(jù)上報結(jié)束后，處理器模塊向該定時器開關(guān)發(fā)送信號設(shè)置連接時刻為Τ-ρ，P表示通信模塊的響應(yīng)時間；定時器開關(guān)的計時達(dá)到連接時刻時，開關(guān)閉合，通信模塊完成數(shù)據(jù)上報后即斷開定時器開關(guān)。
[0010]進(jìn)一步地，傳感器節(jié)點每次數(shù)據(jù)上報結(jié)束后，處理器模塊設(shè)置自身的K個激活時亥Ij，第k個激活時刻為T -Σds +dk -tn其中q表示處理器模塊激活所需要的時間，h表
示處理器模塊接收傳感器數(shù)據(jù)所需時間，然后進(jìn)入休眠；前1(-1次激活后，處理器模塊在接收完傳感器數(shù)據(jù)之后即進(jìn)入休眠，最后第K次激活后，處理器模塊需對各模塊設(shè)置完畢后再進(jìn)入休眠。
[0011]本發(fā)明傳感器分時開閉的控制方法和傳感器節(jié)點，預(yù)先將所有傳感器分為K組，每組的總工作電流均小于電源模塊額定電流，為每個傳感器設(shè)置一個對應(yīng)的定時器，傳感器節(jié)點每次數(shù)據(jù)上報結(jié)束后，處理器模塊根據(jù)下一次數(shù)據(jù)上報時刻和各傳感器的響應(yīng)時間來設(shè)置傳感器和電源模塊的連接時刻和斷開時刻，定時器計時達(dá)到電源連接時刻時，傳感器與電源模塊連接，達(dá)到斷開時刻時，傳感器與電源模塊斷開。
[0012]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0013](I)將傳感器進(jìn)行分組后進(jìn)行分時開閉，使同時接入電源的傳感器的總工作電流小于電源模塊額定電流，保證傳感器的正常工作和電源模塊安全；
[0014](2)處理器模塊根據(jù)下一次數(shù)據(jù)上報時刻和各傳感器的響應(yīng)時間來設(shè)置各傳感器與電源模塊的連接時刻和斷開時刻，在保證各個傳感器正常采集傳感數(shù)據(jù)的同時能夠盡可能少的消耗電池電量，可以避免傳感器同時開啟而帶來的電池電量浪費問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是傳感器節(jié)點的結(jié)構(gòu)示意圖。；
[0016]圖2是本發(fā)明傳感器分時開閉的控制方法的一種【具體實施方式】流程圖；
[0017]圖3是圖2所示控制方法中連接時刻和斷開時刻的時間軸示意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明傳感器分時開閉的傳感器節(jié)點的一種【具體實施方式】結(jié)構(gòu)圖?！揪唧w實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計的詳細(xì)描述也許會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。
[0020]實施例
[0021]圖2是本發(fā)明傳感器分時開閉的控制方法的一種【具體實施方式】流程圖。如圖2所示，本發(fā)明傳感器分時開閉的控制方法包括以下步驟:
[0022]S201:傳感器分組:預(yù)先將所有傳感器分為K組，每組的總工作電流均小于電源模塊額定電流。該步驟是為了防止傳感器模塊中傳感器規(guī)模太大，總工作電流超過電源模塊的額定電源，從而為電源模塊造成損害，同時也保證了各傳感器的正常工作。
[0023]S202:為每個傳感器設(shè)置一個對應(yīng)的定時器，傳感器節(jié)點每次數(shù)據(jù)上報結(jié)束
后，處理器模塊設(shè)置傳感器和電源模塊的連接時刻為T-jy、+dk-t?，斷開時刻為+^i，其中T表不傳感器節(jié)點下一次數(shù)據(jù)上報時刻，tn表不第η個傳感器的響應(yīng)
s—k
時間，η的取值范圍為η = 1，2，…，N, N表示傳感器的數(shù)量，dk表示第η個傳感器所在分組k中所有傳感器的最大響應(yīng)時間，k的取值范圍為η = 1，2，…，K。
[0024]圖3是圖2所示控制方法中連接時刻和斷開時刻的時間軸示意圖。如圖3所示，本實施例中將傳感器分為了 3組，每個分組中所有傳感器的最大響應(yīng)時間分別為C^dyd3t5傳感器節(jié)點下一次數(shù)據(jù)上報時刻T可以采用兩種方式確定，如果傳感器節(jié)點設(shè)置有數(shù)據(jù)上報周期，則根據(jù)數(shù)據(jù)上報周期即可計算出下一次數(shù)據(jù)上報時刻，或者可以根據(jù)用戶設(shè)置來得到。本發(fā)明中，要求每組傳感器中的傳感器在同一時刻能夠得到傳感數(shù)據(jù)并發(fā)送給處理
器模塊。以第I組傳感器為例，發(fā)送傳感數(shù)據(jù)的截止時刻為^ =r-J2-=+d,。
那么對于第I組傳感器中的傳感器η,其與電源模塊的連接時刻為+d「tn?？梢妼?br> 于第I組傳感器中的最大響應(yīng)時間的傳感器，其連接時刻為A =T-^ds。






?=1
[0025]S203:定時器持續(xù)計時。
[0026]S204:判斷各傳感器對應(yīng)的定時器計時是否達(dá)到連接時刻，如果未達(dá)到，則返回S203繼續(xù)計時，如果達(dá)到，進(jìn)入步驟S205 ；
[0027]S205:傳感器與電源模塊連接，開始上電，上電完畢后開始采集傳感數(shù)據(jù)并發(fā)送給處理器模塊，進(jìn)入步驟S206繼續(xù)計時。
[0028]S206:定時器持續(xù)計時。
[0029]S207:判斷各傳感器 對應(yīng)的定時器計時是否達(dá)到斷開時刻，如果未達(dá)到，則返回S206繼續(xù)計時，如果達(dá)到，進(jìn)入步驟S208。
[0030]S208:傳感器與電源模塊斷開，返回步驟S202等待本次數(shù)據(jù)上報結(jié)束后處理器模塊設(shè)置下一次的連接時刻和斷開時刻。
[0031]本發(fā)明還基于傳感器分時開閉的控制方法，提出了一種傳感器分時開閉的傳感器節(jié)點。圖4是本發(fā)明傳感器分時開閉的傳感器節(jié)點的一種【具體實施方式】結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，本發(fā)明傳感器分時開閉的傳感器節(jié)點包括傳感器模塊、處理器模塊、通信模塊以及電源模塊，傳感器模塊包括I個以上類型的傳感器。本實施例中，電源模塊為12V的外部直流電源，每個傳感器配置有一個直流變壓器使電壓轉(zhuǎn)換為傳感器對應(yīng)的工作電壓。傳感器預(yù)先被分為K組(本實施例中為3組)，每組的總工作電流均小于電源模塊額定電流，每個傳感器設(shè)置有定時器開關(guān)，用于控制電源模塊和傳感器之間供電電路的斷開與連通。
[0032]傳感器節(jié)點每次數(shù)據(jù)上報結(jié)束后，處理器模塊分別向各個定時器開關(guān)發(fā)送信號設(shè)
置閉合時刻和斷開時刻，第η個傳感器對應(yīng)的定時器開關(guān)的連接時刻為T — + dk -tn，
斷開時刻為T-^ds +dk，其中T表不傳感器節(jié)點下一次數(shù)據(jù)上報時刻,tn表不第η個傳感
器的響應(yīng)時間，η的取值范圍為η = 1，2，…，N, N表不傳感器的數(shù)量，dk表不第η個傳感器所在分組k中所有傳感器的最大響應(yīng)時間，k的取值范圍為η = 1，2，...，!(；定時器開關(guān)的計時達(dá)到連接時刻時，開關(guān)閉合，達(dá)到斷開時刻時，開關(guān)斷開。
[0033]為了達(dá)到更好的節(jié)能效果，還可以對通信模塊和處理器模塊采用相似的管理方式:
[0034]對于通信模塊，優(yōu)選方式為:在通信模塊與電源模塊之間也設(shè)置定時器開關(guān)，傳感器節(jié)點每次數(shù)據(jù)上報結(jié)束后，處理器模塊向該定時器開關(guān)發(fā)送信號設(shè)置連接時刻為Τ-ρ，P表示通信模塊的響應(yīng)時間；定時器開關(guān)的計時達(dá)到連接時刻時，開關(guān)閉合，通信模塊完成數(shù)據(jù)上報后即斷開定時器開關(guān)。由于通信模塊在所有傳感器分組均采集完畢后才工作，因此直接按照下一次數(shù)據(jù)上報時刻來確定通信模塊的上電時刻。
[0035]對于處理器模塊，優(yōu)選方式為:傳感器節(jié)點每次數(shù)據(jù)上報結(jié)束后，處理器模塊設(shè)置自身的K個激活時刻，第k個激活時刻為 - + 1- g A，其中q表示處理器模塊激活
s-k
所需要的時間，h表示處理器模塊接收傳感器數(shù)據(jù)所需時間，然后進(jìn)入休眠。這時由于處理器模塊要接收來自傳感器的傳感數(shù)據(jù)，因此處理器激活時刻是按照每組傳感器的傳感數(shù)據(jù)采集完畢后與電源模塊的斷開時刻來確定的。前K-1次激活后，處理器模塊在接收完傳感器數(shù)據(jù)之后即進(jìn)入休眠，最后第K次激活后，處理器模塊需對各模塊設(shè)置完畢后再進(jìn)入休眠。
[0036]盡管上面對本發(fā)明說明性的【具體實施方式】進(jìn)行了描述，以便于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實施方式】的范圍，對本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來講，只要各種 變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
【權(quán)利要求】
1.一種傳感器分時開閉的控制方法，其特征在于，包括以下步驟:預(yù)先將所有傳感器分為K組，每組的總工作電流均小于電源模塊額定電流，為每個傳感器設(shè)置一個對應(yīng)的定時器，傳感器節(jié)點每次數(shù)據(jù)上報結(jié)束后，處理器模塊設(shè)置傳感器和電源模塊的連接時刻為
2.—種傳感器分時開閉的傳感器節(jié)點，包括傳感器模塊、處理器模塊、通信模塊和電源模塊，傳感器模塊包括I個以上類型的傳感器，用于采集傳感數(shù)據(jù)并發(fā)送給處理器模塊，處理器模塊對傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后通過通信模塊發(fā)送，電源模塊向傳感器模塊、處理器模塊和通信模塊供電，其特征在于，傳感器預(yù)先被分為K組，每組的總工作電流均小于電源模塊額定電流，每個傳感器設(shè)置有定時器開關(guān)，用于控制電源模塊和傳感器之間供電電路的斷開與連通； 傳感器節(jié)點每次數(shù)據(jù)上報結(jié)束后，處理器模塊分別向各個定時器開關(guān)發(fā)送信號設(shè)置閉合時刻和斷開時刻，第η個傳感器對應(yīng)的定時器開關(guān)的連接時刻為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器節(jié)點，其特征在于，所述通信模塊與電源模塊之間設(shè)置有定時器開關(guān)，傳感器節(jié)點每次數(shù)據(jù)上報結(jié)束后，處理器模塊向該定時器開關(guān)發(fā)送信號設(shè)置連接時刻為Τ-ρ，其中P表示通信模塊的響應(yīng)時間；定時器開關(guān)的計時達(dá)到連接時刻時，開關(guān)閉合，通信模塊完成數(shù)據(jù)上報后即斷開定時器開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器節(jié)點，其特征在于，所述傳感器節(jié)點每次數(shù)據(jù)上報結(jié)束后，處理器模塊設(shè)置自身的K個激活時刻，第k個激活時刻為
【文檔編號】H04W52/02GK103945511SQ201410140430
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】周開宇, 徐世中 申請人:周開宇, 徐世中