一種低功耗雙向?qū)崟r(shí)無線傳感方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種無線傳感方法，特別設(shè)及一種低功耗雙向?qū)崟r(shí)無線傳感方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，安裝于架空輸電導(dǎo)線上的無線數(shù)據(jù)采集單元（WDAU) 一般采用無線方式與安裝于桿塔上的狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置（CMD)進(jìn)行通信。WDAU-般由裡電池、 處理器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC)、無線收發(fā)、測(cè)量等模塊組成；CMD-般由太陽能+蓄電池供電、處理 器、RTC、無線收發(fā)、本地和遠(yuǎn)程通信接口等模塊組成。WDAU和CMD兩者構(gòu)成了輸電線路在 線監(jiān)測(cè)裝置，現(xiàn)場(chǎng)安裝典型示意圖如圖1所示。
[0003] 目前該類無線數(shù)據(jù)采集單元采取的供電方式有兩種；一種是通過導(dǎo)線禪合取電； 另一種是采用裡電池供電。通過導(dǎo)線禪合取電一般要求導(dǎo)線電流大于50安培，供電安全性 和穩(wěn)定性受導(dǎo)線電流沖擊的影響很大，而且在線路停電檢修過程中，WDAU就無法正常工作， 可靠性普遍不高，因此目前應(yīng)用較多的還是裡電池供電方式，該就要求WDAU本身具有極低 的功耗，從而盡量延長(zhǎng)裡電池的有效使用時(shí)間。
[0004] CMD-般采用蓄電池+太陽能浮充供電工作方式，因此同樣對(duì)CMD本身的低功耗性 能提出了較高要求。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)低功耗，一些WDAU產(chǎn)品（產(chǎn)品1)平時(shí)關(guān)閉收發(fā)信單元，僅在需要發(fā)信的 時(shí)候打開發(fā)信單元，將數(shù)據(jù)發(fā)送給CMD，CMD平時(shí)一直處于守候接收狀態(tài)，從而可W接收到 WDAU發(fā)出的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了定時(shí)測(cè)量。但該種WDAU產(chǎn)品無法實(shí)時(shí)接收CMD發(fā)出的命令來 進(jìn)行測(cè)量，甚至有的WDAU產(chǎn)品只有發(fā)信單元，沒有接收單元。
[0006] 為了進(jìn)一步降低整個(gè)系統(tǒng)的功耗，部分產(chǎn)品（產(chǎn)品2)利用CMD與WDAU的時(shí)鐘同 步避免了CMD-直處于守候接收狀態(tài)，從而降低了CMD的功耗，但該種產(chǎn)品對(duì)時(shí)鐘同步的要 求極高，時(shí)鐘一旦失步，往往會(huì)造成系統(tǒng)無法正常工作。
[0007]W上兩種產(chǎn)品均只能提供單向數(shù)據(jù)通信，無法實(shí)現(xiàn)CMD對(duì)WDAU的控制，為此一些 產(chǎn)品（產(chǎn)品3)在此基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，利用CMD來暫存需要發(fā)出的命令，一方面CMD在接收到 WDAU發(fā)出的數(shù)據(jù)后，立即將暫存的命令發(fā)送給WDAU;另一方面，WDAU在發(fā)出測(cè)量的數(shù)據(jù)后， 不是立即關(guān)閉無線收發(fā)系統(tǒng)，而是守候一定長(zhǎng)度時(shí)間，判斷是否有CMD發(fā)出的控制命令，從 而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)置或修改參數(shù)的功能，但該種產(chǎn)品修改參數(shù)的實(shí)時(shí)性完全取決于WDAU的測(cè) 量間隔，測(cè)量間隔越長(zhǎng)，實(shí)時(shí)性越差。
[000引根據(jù)W上產(chǎn)品技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式可W看出，產(chǎn)品1由于CMD平時(shí)處于無線守候接收的 狀態(tài)，因此功耗較大，系統(tǒng)的低功耗特征只體現(xiàn)在傳感器節(jié)點(diǎn)上，沒有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)別的低功 耗；而且由于無線傳感子節(jié)點(diǎn)平時(shí)處于極低功耗的休眠狀態(tài)，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的控制或參數(shù) 配置等操作，無線傳感子節(jié)點(diǎn)一般采用定時(shí)采集主動(dòng)上報(bào)的工作方式，只能實(shí)現(xiàn)WDAU到 CMD的單向無線通信，為了實(shí)現(xiàn)低功耗，定時(shí)采集及主動(dòng)上報(bào)間隔時(shí)間不能太小，一般不小 于5分鐘，因此在一些變化較快的參數(shù)監(jiān)測(cè)應(yīng)用中，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性無法得到保證。
[0009] 產(chǎn)品2通過時(shí)鐘同步降低了CMD的功耗，該種產(chǎn)品和產(chǎn)品1 一樣只能實(shí)現(xiàn)WDAU到 CMD的單向無線通信。另外該種產(chǎn)品對(duì)時(shí)鐘同步要求過高，時(shí)鐘失步對(duì)系統(tǒng)正常工作會(huì)造成 災(zāi)難性影響，
[0010] 產(chǎn)品3實(shí)現(xiàn)了雙向無線通信功能，從而能實(shí)現(xiàn)通過CMD設(shè)置或修改WDAU參數(shù)的功 能，但其修改參數(shù)的實(shí)時(shí)性完全取決于WDAU的測(cè)量間隔，測(cè)量間隔越長(zhǎng)，實(shí)時(shí)性越差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明旨在為架空輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的無線數(shù)據(jù)采集單元和狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝 置提供一種系統(tǒng)級(jí)低功耗無線傳感方法，該無線傳感方法可W實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)裝置（包括安 裝于架空輸電導(dǎo)線上的無線數(shù)據(jù)采集單元（WDAU，WirelessDataAcquisition化it)和安 裝于桿塔上的狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置（CMD,ConditionMonitoringDevice))的低功耗設(shè)計(jì)需求，適 應(yīng)于無線數(shù)據(jù)采集單元采用裡電池供電，狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置采用太陽能+蓄電池浮充供電的現(xiàn) 場(chǎng)條件，同時(shí)解決遠(yuǎn)程控制與參數(shù)配置功能及其實(shí)時(shí)性等問題。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下；
[0013] 一種低功耗雙向?qū)崟r(shí)無線傳感方法，所述方法包括若干個(gè)采樣周期，所述采樣周 期包括如下步驟：
[0014] 1)CMD根據(jù)設(shè)置好的采樣時(shí)間參數(shù)在Ti時(shí)刻啟動(dòng)無線接收模塊，進(jìn)入工作狀態(tài)，此 時(shí)的工作功耗為Pci;
[001引。經(jīng)過長(zhǎng)度為Td的延時(shí)后，即在T2=T1+Td的時(shí)刻，WDAU啟動(dòng)進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)，進(jìn) 行監(jiān)測(cè)量的測(cè)量，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)度Tsm取決于被測(cè)量，此時(shí)電流為PS1;
[0016] 3)WDAU測(cè)量完成后，在T2+Tsm時(shí)刻進(jìn)入無線收發(fā)信狀態(tài)，收發(fā)信時(shí)間長(zhǎng)度Tse取決 于通信速率和報(bào)文長(zhǎng)度，此時(shí)電流為PS3;
[0017] 4)WDAU在完成與CMD的通信后，立即關(guān)閉無線模塊進(jìn)入低功耗休眠狀態(tài)；CMD在完 成與WDAU的通信后，經(jīng)長(zhǎng)度為Td的延時(shí)后，CMD關(guān)閉無線模塊進(jìn)入低功耗休眠狀態(tài)；
[0018] 5)WDAU在Ti+Tsi時(shí)刻打開無線接收模塊，進(jìn)入守候接收遠(yuǎn)程控制命令狀態(tài)，此時(shí) 電流為Ps2，Tm為時(shí)隙間隔。
[0019] 進(jìn)一步，所述WDAU的實(shí)現(xiàn)方法為；WDAU平時(shí)處于休眠狀態(tài)，在接收時(shí)隙到時(shí)，會(huì)進(jìn) 入守候接收狀態(tài)，如果未接收到命令，會(huì)重新返回休眠狀態(tài)，如果接收到命令后會(huì)進(jìn)入通信 狀態(tài)，通信完成后，會(huì)再次進(jìn)入休眠狀態(tài)；在測(cè)量時(shí)間到時(shí)，WDAU會(huì)從休眠狀態(tài)進(jìn)入測(cè)量狀 態(tài)，如果測(cè)量失敗，會(huì)重新返回休眠狀態(tài)，如果測(cè)量成功，會(huì)進(jìn)入通信狀態(tài)，將測(cè)量的數(shù)據(jù)成 功發(fā)送給CMD后再次進(jìn)入休眠狀態(tài)。
[0020] 進(jìn)一步，所述CMD的實(shí)現(xiàn)方法為；CMD平時(shí)處于休眠狀態(tài)，測(cè)量時(shí)間到后進(jìn)入守候 接收狀態(tài)，如在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未接收到數(shù)據(jù)，CMD會(huì)再次進(jìn)入休眠狀態(tài)，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)收 到WDAU發(fā)出的數(shù)據(jù)，CMD將進(jìn)入通信狀態(tài)，通信完成后，CMD再次進(jìn)入休眠狀態(tài)。
[0021] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0022] 本發(fā)明提供的輸電線路在線監(jiān)測(cè)低功耗無線傳感方法W時(shí)鐘同步為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了 WDAU和CMD的同步工作，從而可W讓W(xué)DAU和CMD平時(shí)均處于低功耗休眠狀態(tài)，不僅實(shí)現(xiàn)了 WDAU的微功耗，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了CMD的低功耗，是一種系統(tǒng)級(jí)低功耗解決方案。
[0023] 本發(fā)明提供的輸電線路在線監(jiān)測(cè)低功耗無線傳感方法為WDAU在測(cè)量間隔內(nèi)增加 了若干定時(shí)接收時(shí)隙，由于時(shí)隙長(zhǎng)度很短，因此只增加了很少的功耗，保證了WDAU的低功 耗性能，但實(shí)現(xiàn)了雙向無線通信功能，從而CMD可隨時(shí)控制或配置WDAU的功能，遠(yuǎn)程控制的 實(shí)時(shí)性能大為改觀。且因?yàn)镃MD可W隨時(shí)向WDAU發(fā)出控制命令，其對(duì)時(shí)鐘同步的要求進(jìn)一 步降低，一旦時(shí)鐘失步，可W隨時(shí)通過發(fā)送同步命令實(shí)現(xiàn)再次同步。
【附圖說明】
[0024] 圖1是WDAU和CMD兩者構(gòu)成的輸電線路在線監(jiān)測(cè)裝置的現(xiàn)場(chǎng)安裝典型示意圖；
[0025] 圖2是無線傳感節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)采集單元通過同步協(xié)議實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步后的工作流程 圖；
[0026] 圖3是WDAU的工作流程圖；
[0027] 圖4是CMD的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[002引下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0029] 為有利于清楚說明本發(fā)明的技術(shù)方案，首先將所設(shè)及的技術(shù)術(shù)語解釋如下：
[0030] RTC(Real-TimeClock);實(shí)時(shí)時(shí)鐘。主要作用就是提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)給后續(xù)電 路用，主要功能有：時(shí)鐘&日歷，鬧鐘，周期性中斷輸出，32KHZ時(shí)鐘