[發(fā)明專利]無線傳感監(jiān)測網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)連續(xù)實時采集和傳輸方法

有效

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• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105530664B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設計）人: 高尚;孫建成;史興娟;陳濱;范孟豹;陳笑天
• 申請（專利權）人: 高尚
• 主分類號: H04W24/08
• 分類號: H04W24/08;H04W56/00;H04W84/18
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

本發(fā)明公開了無線傳感監(jiān)測網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)連續(xù)實時采集和傳輸方法，屬于無線傳感網(wǎng)的技術領域。所述方法將每一采集周期的最后一個采樣時間預留給葉子節(jié)點接收管理節(jié)點發(fā)送的同步包，葉子接點在采集周期的第一采樣時間將上一采集周期采集的數(shù)據(jù)發(fā)給基站；采用雙定時器機制實現(xiàn)采集時鐘和發(fā)送時鐘的同步調節(jié)；葉子節(jié)點不定周期發(fā)送數(shù)據(jù)包避免了節(jié)點在調節(jié)同步時發(fā)生發(fā)包沖突，保證了一個信道內的節(jié)點有序無沖突地將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去；管理節(jié)點不定周期地在每個采集周期最后一個采樣時間向各信道葉子節(jié)點發(fā)送同步包，既可以改善晶振溫度漂移帶來的同步誤差問題又可以保證每一次同步包到達每個節(jié)點時不落在該節(jié)點的發(fā)送時間從而降低同步包的丟包率。

技術領域

本發(fā)明公開了無線傳感監(jiān)測網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)連續(xù)實時采集和傳輸方法，屬于無線傳感網(wǎng)的技術領域。

背景技術

無線傳感器網(wǎng)絡是近十年逐步發(fā)展起來的新興技術，它綜合了傳感器技術、嵌入式計算機技術、通信技術、電源技術等多項技術，可以使人們在任何時間、地點和環(huán)境下獲得較為詳細、可靠的信息。

無線監(jiān)測領域中需要傳感器節(jié)點具有一定的采樣頻率，但是采樣頻率一般要求也不是很高；如果需要動態(tài)的獲得監(jiān)測對象的響應，則必須保證監(jiān)測對象的所有采集通道都需要同步采集；如果需要在線的觀察對象的響應，則必須保證所有采集通道的數(shù)據(jù)可以實時的傳輸給監(jiān)控中心。分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)廣泛應用于船舶、飛機、橋梁等采集數(shù)據(jù)多、實時性要求高的地方。連續(xù)實時數(shù)據(jù)采集發(fā)送的無線傳感器網(wǎng)絡提供了很好的智能化分布式監(jiān)測網(wǎng)絡，為實現(xiàn)高效率、低重量、智能化的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了手段。

無線傳感監(jiān)測網(wǎng)絡一共有三種數(shù)據(jù)采集傳輸機制：本地數(shù)據(jù)先采集存儲完再發(fā)送方式、本地數(shù)據(jù)先采集存儲并分析再發(fā)送分析結果方式、本地數(shù)據(jù)實時采集并實時發(fā)送方式。連續(xù)實時采集傳輸無線傳感組網(wǎng)由于是一種在線連續(xù)監(jiān)測，因此需要保證數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和消費平衡，要保證每個節(jié)點在形成一個包后要盡快發(fā)送，而且要實現(xiàn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)和消費的循環(huán)，因此要精確設計節(jié)點AD采樣周期和數(shù)據(jù)發(fā)包的時間間隔和時刻。網(wǎng)絡設計要保證AD采樣周期的時間至少要大于一次數(shù)據(jù)發(fā)包的時間，否則數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和消費將會失衡。同時保證一個信道內的節(jié)點有序無沖突地將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。每個節(jié)點之間發(fā)包過程中需要留有一定的時間安全距離，否則在調節(jié)同步的tick時極易發(fā)生節(jié)點之間的發(fā)包沖突。最后，由于網(wǎng)絡中的每個節(jié)點晶振受到溫度、環(huán)境的影響會發(fā)生漂移，長時間工作下節(jié)點之間的數(shù)據(jù)采集同步會發(fā)生偏差，因此每個信道上的每個節(jié)點能夠每次都必須能接收到同步包。如果節(jié)點處于數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)時是無法收到同步包的，這樣就導致整個網(wǎng)絡紊亂。同時還需要保證每一次同步包到達每個節(jié)點時不能落在該節(jié)點的發(fā)送時間，否則會導致同步包的丟失。

目前關于國內外沒有涉及無線傳感監(jiān)測網(wǎng)絡連續(xù)實時采集和傳輸方法的相關專利。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述背景技術的不足，提供了無線傳感監(jiān)測網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)連續(xù)實時采集和傳輸方法，實現(xiàn)了無線傳感網(wǎng)絡長時間在線監(jiān)測，解決了長時間無線傳感網(wǎng)絡連續(xù)監(jiān)測下丟包率增大以及晶振漂移帶來網(wǎng)絡時間同步誤差的技術問題。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術方案：

無線傳感監(jiān)測網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)連續(xù)實時采集和傳輸方法，

第一采集周期：各信道上的葉子節(jié)點收到管理節(jié)點發(fā)送的啟動命令包后延時觸發(fā)采集時鐘開始采樣，初始化第一次發(fā)送數(shù)據(jù)包時刻以及數(shù)據(jù)包發(fā)送周期，管理節(jié)點在該采集周期的最后一次采樣時間內向各信道上的葉子節(jié)點發(fā)送同步包以觸發(fā)第二采集周期；

第二采集周期：各信道上的葉子節(jié)點在該采集周期的第一次采樣時間將上一采集周期內采集的數(shù)據(jù)封裝為數(shù)據(jù)包待發(fā)送時鐘觸發(fā)后發(fā)送給網(wǎng)關節(jié)點，各信道上的葉子節(jié)點不定周期發(fā)送數(shù)據(jù)包，網(wǎng)關節(jié)點上報接收到的數(shù)據(jù)至監(jiān)控中心，管理節(jié)點在該采集周期的最后一次采樣時間內向各信道上的葉子節(jié)點發(fā)送同步包以觸發(fā)第三次采集周期，管理節(jié)點不定周期發(fā)送同步包；