[發(fā)明專利]一種自供能傳感器節(jié)點(diǎn)及其物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)方法

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• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112584368A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏亞軍;張釗鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 上海宜鏈物聯(lián)網(wǎng)有限公司
• 主分類號: H04W4/80
• 分類號: H04W4/80;H04W4/38;H04W4/06;H04W52/02
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發(fā)明公開了一種自供能傳感器節(jié)點(diǎn)及其物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)方法，所述系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集終端，用于通過N個(gè)自供能傳感器節(jié)點(diǎn)采集傳感數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)組包通過BLE射頻模塊發(fā)送到藍(lán)牙廣播信道，通過支持BLE的終端設(shè)備監(jiān)聽廣播信道數(shù)據(jù)包獲取傳感數(shù)據(jù)后通過無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到傳感數(shù)據(jù)管理云平臺；傳感數(shù)據(jù)管理云平臺，用于對接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行有效性判斷，并對判斷為有效的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，將解析后的數(shù)據(jù)按照類別進(jìn)行處理、存儲；遠(yuǎn)程終端，用于通過無線通信網(wǎng)絡(luò)獲取所述傳感數(shù)據(jù)云平臺存儲的數(shù)據(jù)，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種自供能傳感器節(jié)點(diǎn)及其物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的傳感器部署在人們的日常生活中用于感知物理世界。根據(jù)Machina Research相關(guān)預(yù)測，世界IoT(Internet of Things，物聯(lián)網(wǎng))連接數(shù)量從2015年的60億增加到2025年的270億的物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)量，在各個(gè)領(lǐng)域廣泛使用促進(jìn)傳感器數(shù)量的爆發(fā)式增長，規(guī)模呈現(xiàn)百億數(shù)量級。

目前，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要存在以下兩大問題：一方面，傳感器節(jié)點(diǎn)采用電池供電，尺寸較大。由于傳感器系統(tǒng)RF(Radio Frequency，射頻)通信單元模塊功耗過大，一定時(shí)間電池電能耗盡，系統(tǒng)將會停止工作，需要更換電池或者新的傳感器節(jié)點(diǎn)才可以繼續(xù)工作，但這將會增加監(jiān)護(hù)系統(tǒng)部署成本；另一方面，傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)普遍采用GSM，WIFI，ZigBee，RFID等通信協(xié)議將數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)云平臺進(jìn)行存儲，手機(jī)通過訪問遠(yuǎn)程服務(wù)器可以獲取監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)信息，然而這需要專門的設(shè)備(如RFID閱讀器)執(zhí)行協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和發(fā)送，增加系統(tǒng)監(jiān)護(hù)和運(yùn)營成本。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種自供能傳感器節(jié)點(diǎn)及其物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)方法，通過低功耗藍(lán)牙(Bluetooth low Power,BLE) 通訊模塊將傳感器數(shù)據(jù)獲取至支持BLE協(xié)議的終端，再將數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程終端，從而降低系統(tǒng)的監(jiān)護(hù)和運(yùn)營成本，并通過優(yōu)化系統(tǒng)降低功耗，使得系統(tǒng)可以在無電池情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，處理與發(fā)射等系統(tǒng)功能。

為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種自供能傳感器節(jié)點(diǎn)，包括：

自供能模塊，用于采集環(huán)境能量將環(huán)境能量轉(zhuǎn)換為電能，并通過能量采集 MPPT電源管理芯片將電能儲存至超級電容；

低壓差穩(wěn)壓器，用于將所述自供能模塊輸出的電壓轉(zhuǎn)換為干凈穩(wěn)定的電源 VLDO供給傳感器、負(fù)載開關(guān)、低功耗MCU以及藍(lán)牙通信模塊；

傳感器，用于在MCU的控制下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸；

負(fù)載開關(guān)，用于在MCU的控制下打開以將所述傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸至 MCU；

MCU，用于通過周期或事件觸發(fā)方式產(chǎn)生喚醒和打開所述傳感器、負(fù)載開關(guān)，并控制藍(lán)牙通信模塊進(jìn)行有序工作，其它時(shí)間所述自供能傳感器節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)；

藍(lán)牙通信模塊，用于在所述MCU的控制下將所述傳感器采集的數(shù)據(jù)通過廣播信道予以廣播。

優(yōu)選地，所述周期方式為由所述MCU設(shè)定傳感器發(fā)送的時(shí)間間隔T，根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔喚醒和打開所述傳感器、負(fù)載開關(guān)以及控制所述藍(lán)牙通信模塊工作。

優(yōu)選地，所述事件觸發(fā)方式為當(dāng)所述超級電容上存儲的電壓大于最大的電壓閾值時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)信號至所述MCU，所述MCU根據(jù)該觸發(fā)信號喚醒和打開所述傳感器、負(fù)載開關(guān)以及控制所述藍(lán)牙通信模塊工作。

優(yōu)選地，所述藍(lán)牙通信模塊為基于BLE協(xié)議的BLE通信模塊。

優(yōu)選地，所述MCU只調(diào)用BLE協(xié)議的廣播信道(37，38，39)進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)，無需建立連接，將數(shù)據(jù)通過嵌入在廣播數(shù)據(jù)包發(fā)送到信道中進(jìn)行傳遞。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一種基于自供能傳感器節(jié)點(diǎn)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，包括：