[發明專利]一種基于6TiSCH的無線傳感信息監測系統及其方法

有效

• 申請號: 202011517808.9
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112689255B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 張焱;郭京龍;王平;魏旻;黃慶卿
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W84/18;H04L67/01
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

1.一種基于6TiSCH的無線傳感信息監測系統，其特征在于，所述系統包括：傳感器模塊、6TiSCH節點模塊、6TiSCH路由模塊、6TiSCH網關模塊以及終端PC；

所述傳感器模塊用于采集數據信息，并將數據信息傳輸給6TiSCH節點模塊；

所述6TiSCH節點模塊包括6TiSCH主控模塊、射頻模塊、存儲模塊、電源模塊；

所述6TiSCH主控模塊用于協調控制整個6TiSCH節點正常工作，讀取傳感器模塊采集的數據和射頻模塊交互信息；6TiSCH主控模塊為主控芯片STM32，主控芯片STM32通過外設接口讀取傳感器模塊數據，并與射頻模塊進行信息交互；其中6TiSCH路由模塊與6TiSCH節點模塊的結構相同；

所述射頻模塊用于實現6TiSCH協議的信道跳頻和時間同步功能，在主控模塊控制下實現無線數據的發送和接收；

所述存儲模塊用于用于提供6TiSCH主控模塊進行計算處理所需的內存和射頻模塊接收和發送所需的內存；

所述電源模塊用于對6TiSCH節點模塊中各個子模塊供電；

所述6TiSCH路由模塊用于管理對應范圍內6TiSCH節點的入網，提供6TiSCH節點到6TiSCH網關的數據轉發；

所述6TiSCH網關模塊用于建立網絡拓撲，實現6TiSCH無線傳感網絡節點接入IPv6網絡，并進行網絡協議解析實現數據解析與轉發；

所述6TiSCH網關模塊包括系統模塊、6TiSCH控制模塊、射頻模塊、存儲模塊、網絡接口模塊；

所述系統模塊用于管理6TiSCH網關進程調度以及CPU和內存分配；

所述6TiSCH控制模塊與系統模塊電連接，系統模塊根據運行相關可執行文件讀取底層上傳到6TiSCH控制模塊的數據；6TiSCH網關模塊的6TiSCH控制模塊和射頻模塊與6TiSCH節點模塊的6TiSCH主控模塊和射頻模塊的硬件結構相同，主要用于廣播EB信標幀建立網絡和接收節點或路由上傳的數據；

所述存儲模塊用于提供系統模塊和6TiSCH主控模塊進行計算處理所需的內存，用于提供射頻模塊接收和發送所需的內存；

所述網絡接口模塊用于互聯網同信和PC端通信；

所述終端PC與6TiSCH網關連接，用于信息處理和上位機顯示。

2.根據權利要求1所述的一種基于6TiSCH的無線傳感信息監測系統，其特征在于，系統模塊采用嵌入式Linux操作系統。

3.一種基于6TiSCH的無線傳感信息監測方法，其特征在于，包括：該方法應用于如權利要求1所述的基于6TiSCH的無線傳感信息監測系統；對系統進行網絡配置；傳感器實時獲取數據；6TiSCH節點周期性讀取傳感器上的數據，并將數據上報6TiSCH網關；6TiSCH網關根據網絡協議對數據進行解析，將解析的結果發送給終端PC進行數據處理和上位機顯示。

4.根據權利要求3所述的一種基于6TiSCH的無線傳感信息監測方法，其特征在于，對系統進行網絡配置的過程包括：6TiSCH網關周期性廣播EB信標幀；6TiSCH節點和6TiSCH路由實時監聽6TiSCH網關發送的EB信標幀，并向6TiSCH網關發起關聯請求；6TiSCH網關為6TiSCH節點或者6TiSCH路由分配16位短地址并將其加入到鄰居表中；當6TiSCH節點距離6TiSCH網關較遠時，節點可以監聽距離較近6TiSCH路由代理廣播的EB信標幀接入網絡，完成系統配置。

5.根據權利要求3所述的一種基于6TiSCH的無線傳感信息監測方法，其特征在于，所述6TiSCH節點讀取傳感器數據的過程包括：6TiSCH主控模塊向傳感器發送問詢幀，問詢幀包括地址碼、功能碼、起始地址、數據長度、校驗碼；傳感器在收到問詢幀之后回復應答幀，應答幀包括地址碼、功能碼，有效字節數、溫濕度值、校驗碼；6TiSCH節點傳感器的應答幀數據存在存儲模塊中等待射頻模塊轉發。

6.根據權利要求3所述的一種基于6TiSCH的無線傳感信息監測方法，其特征在于，6TiSCH節點將數據上報6TiSCH網關過程中根據網絡拓撲結構采用兩種方式進行數據上傳；上傳方式包括6TiSCH節點直接將讀取的數據上報6TiSCH網關；6TiSCH節點先將讀取的數據上報6TiSCH路由，6TiSCH路由對數據進行整理后上報6TiSCH網關。