[發明專利]一種超低功耗基于無線傳輸的數據采集系統及采集方法

在審

• 申請號: 201611080127.4
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106652407A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 周中良;賴深;黃灼;劉琰;黃錫雄
• 申請（專利權）人: 深圳市跨業科技有限公司
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司44001
• 代理人: 黃培智

技術領域

本發明涉及領域，具體涉及一種超低功耗基于無線傳輸的數據采集系統及采集方法。

背景技術

隨著物聯網以及智能硬件行業的興起，越來越多的產品將帶有無線通訊能力。

無線傳輸采集設備已廣泛應用于各行各業。在冷庫冷鏈行業，由于需要長期運行于低溫環境(20℃以下)，數據采集設備多采用方案為：有線方式接入溫度傳感器及采用溫度記錄儀事后監控方式。該方案一般都需要外接電源供電。而對于采用無線連接方案，其無線采集網關(或稱中控)與無線傳感器(或稱蜂巢)的通信距離近，甚至只能達到數米范圍，沒有實現地理位置實時定位功能。

針對的低溫環境的庫冷鏈行業特點，需解決的問題如下：無線采集網關(中控)與無線傳感器(蜂巢)之間傳輸通信距離過近，無線傳感器(蜂巢)長期適應于低溫環境下實時在線監控的需要，無線傳感器(蜂巢)需要外接市電供電才能長期工作，無線采集網關(中控)地理位置的實時定位且斷電后依舊能在3天內繼續上傳當時的地理位置，以定位設備的去向。

這個問題產生的原因在于選取無線通信距離要求遠，對應的無線模組選取較難；無線傳感器長期運行于低溫環境下，對各元器件性能要求嚴酷；無線傳感器(蜂巢)需采用電池供電，選取適配電池較難；無線傳感器(蜂巢)需要超低低功耗運行，工作機制過程比較復雜；無線采集網關(中控)在斷電情況下，也是電池供電工作，同樣需要超低低功耗運行，工作機制過程也很復雜；上述原因在一個監控系統中須全部解決，任一要求沒解決，會導致系統性能大幅下降，功能無法滿足實際需要。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術中存在的問題，提出一種超低功耗基于無線傳輸的數據采集系統及采集方法，實現傳感器長期在低溫環境下實時在線監控，并定位網關設備。

為達到上述發明的目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種超低功耗基于無線傳輸的數據采集系統，云端平臺、與云端平臺通過移動網絡模塊進行通信的網關、與網關通過無線模塊進行數據通信的至少一個蜂巢，所述網關采用市電供電，蜂巢包括有單片機和與單片機通信連接的傳感器，所述蜂巢還包括：為傳感器定時上電的電源管理模塊、與電源管理模塊電性連接的電池；所述蜂巢的單片機包括有數據選通模塊和自斷電模塊，所述數據選通模塊接收傳感器的檢測數據，并向無線模塊發送在檢測參數閾值范圍內的檢測數據；所述自斷電模塊用以關閉傳感器，其與電源管理模塊通信連接；所述網關接收通過無線模塊傳送的檢測數據并通過移動網絡模塊向云端平臺發送。

進一步，所述傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、紅外傳感器和/或振動傳感器，所述檢測數據包括溫度數據、濕度數據、距離數據和/或振動數據，所述數據選通模塊分別接收溫度傳感器、濕度傳感器、紅外傳感器或振動傳感器的數據，對溫度傳感器選通處于溫度閾值范圍內的溫度數據，對濕度傳感器選通處于濕度閾值范圍內的濕度數據、對于紅外傳感器選通處于距離閾值范圍內的紅外數據、對于振動傳感器選通處于振動頻率閾值范圍內的振動數據。

進一步，所述網關還包括有存儲模塊和云端通信檢測模塊，所述云端通信檢測模塊用以檢測網關與云端平臺是否通信中斷，所述存儲模塊接受云端通信檢測模塊的控制命令，以存儲無線模塊傳送的數據。

進一步，所述網關還包括有wifi定位模塊，所述wifi定位模塊用以通過wifi信號和移動網絡信號獲取地理位置數據，所述地理位置數據通過移動網絡模塊上傳云端平臺。

進一步，所述移動網絡模塊采用GPRS、CDMA、3g或者4G網絡模式。

進一步，所述網關還采用電池供電；網關還包括有第二溫度傳感器和下行串口，所述第二溫度傳感器用以檢測網關的環境溫度，所述下行串口用以通過有線聯線方式接入有線溫度探頭或智能串口。

本發明還公開一種超低功耗基于無線傳輸的數據采集方法，應用于上述超低功耗基于無線傳輸的數據采集系統，包括步驟如下：

步驟1，網關與蜂巢通過約定的對碼匹配關系，實現無線模塊的通信；

步驟2，設定蜂巢傳感器的數據通信周期，在其數據通信周期外采用看門狗定時上電機制的電源管理模塊，每隔設定時間段為蜂巢的傳感器上電，所述傳感器的數據通信周期設置在設定時間段內；

步驟3，通過單片機控制傳感器連續采樣至少2次，對采樣的檢測數據計算其加權算數平均值；

步驟4，判斷檢測數據的加權算數平均值是否處于參數閾值范圍內，是則將該檢測數據發送給網關，否則發出告警信息以便檢查排除故障；

步驟5，傳感器的數據通信周期結束后，蜂巢單片機向電源管理模塊發送關閉指令，使傳感器斷電。