无线传感器网络制造技术

一种无线传感器网络，包括：包括用于感测参数的传感器的至少一个传感器单元（2）和至少一个询问节点（8）。该询问节点（8）被配置为向所述传感器单元（2）周期性发送询问消息并接收来自所述传感器单元（2）的回复消息。传感器单元（2）被配置为在预定的故意延迟之后发送所述回复消息，除非传感器单元（2）确定已经满足警报状况，在已满足警报状况的情况下，传感器单元（2）被配置为在故意延迟结束之前发送所述回复消息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线传感器网络
本专利技术涉及通常由电池供电的分布式无线远程传感器单元的网络，其报告来自不同物理位置的数据。
技术介绍
这种众所周知的远程传感器网络用于各种不同的应用中，例如，用于报告温度、压力等。它们提供了一种从多个不同位置获得数据，然后可将数据以集中方式记录、分析并用在控制系统中的方法。在许多应用中，远程传感器网络的目的在于收集媒介或长期监测的数据以及性能分析，并因此其相对低的更新速率是可接受的。然而，存在定时对安全是至关重要的一些应用。例如，在用于检测危险气体的过高水平的气体传感器的网络中，尽可能快的对任何这种升高水平的报告是至关重要的。这可以通过利用高的更新速率来实现，但这面临功耗显著增加的代价，并因此随之降低地电池寿命或成本和重量增加。
技术实现思路
本专利技术寻求解决这一问题，并从第一方面的角度提供了一种无线传感器网络，包括：至少一个传感器单元，包括用于感测参数的传感器；以及至少一个询问节点，其中，该询问节点被配置为向所述传感器单元周期性发送询问消息并接收来自所述传感器单元的回复消息，其中，除非传感器单元确定已经满足警报状况，否则，该传感器单元被配置为在预定的故意延迟之后发送所述回复消息，其中在已满足警报状况的情况下，该传感器单元被配置为在故意延迟结束之前发送所述回复消息。因此，本领域的这些技术人员应理解到，根据本专利技术，远程传感器在正常情况下可以具有相对低的更新速率（源自响应于询问消息的故意延迟），虽然如此，但如果满足警报状况也能更迅速地进行报告。这有益于用于远程传感器单元的更持久电池寿命的同时保留了其在安全关键系统中使用的能力。在正常状况下故意延长回复但在警报状况下很快发送回复的特征是有利的，这是因为其使得传感器单元能够控制何时发送回复但与协议兼容，并且远程传感器单元能够仅响应于询问消息，即它不能发起通信。本文所使用的术语‘故意延迟’旨在表示比由于处理延迟、时钟延迟等在系统中不可避免产生的延迟长的延迟。应当理解，本专利技术拓展至它们自身中的传感器单元的这种网络，并因此当从第二方面的角度看时，本专利技术提供用于无线传感器网络的传感器单元，其中，该传感器单元包括用于感测参数的传感器，并且被配置为周期性接收来自询问节点的询问消息并在预定的故意延迟之后向所述询问节点发送回复，除非传感器单元确定满足警报状况，而在这种满足警报状况的情况下，传感器单元被配置为在故意延迟结束之前发送所述回复。本专利技术还拓展至一种用于操作包括至少一个传感器单元和至少一个询问节点的无线传感器网络的方法，该方法包括：询问节点将询问消息周期性发送至所述传感器单元；以及除非传感器单元确定已经满足警报状况，否则，传感器单元在预定的故意延迟之后将回复发送至询问节点，而在已满足警报状况的情况下，传感器单元在故意延迟结束之前将所述回复发送。询问节点本身可以生成询问消息。然而，在一组优选实施方式中，询问节点被配置为传送由诸如利用询问设备与通用网络连接的控制器的另一设备生成的询问消息。警报状况可以采用多种形式。在一组优选实施方式中，它包括感测参数的阈值。在气体传感器的实例中，警报状况可以包括阈值浓度，这样使得如果检测到超过阈值的任意浓度，则满足警报状况。然而，也存在许多其他可能形式，例如，参数的低阈值（例如，氧气浓度）或者可接收范围（例如，针对温度）以及也可以是基于一个以上参数的复合警报状况。附加地或可替代地，警报状况可以具有时间分量，例如，警报可以包括参数变化的速率、平均值、用于预定的时间量的阈值的突破值或它们的任意组合。例如，传感器单元包括多个检测器时，传感器单元可以具有基于同一参数或者基于不同参数的一个以上的警报状况。回复消息可以采用多种不同形式。虽然这可能不适合安全关键应用，但可以设想在正常条件下和在警报状况采用同一形式，利用询问节点仅注意回复定时以确定是否出现警报状况。在一组优选的实施方式中，如果检测到警报状况，则回复消息包括不同的警报消息，以确保可靠并快速解释警报消息和网络采取适合动作，例如，生成警报。例如，在传感器单元具有多个警报状况时，警报消息可以包括单个标记或多值状态码。回复消息可以包括与传感器单元所感测的参数相关的定量数据。这种定量数据可形成正常条件下、所有条件下或警报状况下的回复消息的一部分。在警报状况下提供的数据可以但非必须与定义警报状况的参数相关。例如，如果警报状况为过高的气体浓度，则警报消息可包括关于所检测到的实际浓度的数据。根据本专利技术，当检测到警报状况时发送单个警报消息。然而，优选重复发送消息，优选比正常回复消息更频繁地发送消息。这确保即使在传输期间丢失一个或多个数据包，警报消息也能够被最终接收到并起作用。另一优点在于，警报消息包括定量数据，因为它允许频繁地更新数据，因此允许用户或监测软件追踪问题的发展。由传感器单元发送的、回复消息额外的消息（即，不直接回复请求消息）在一些协议中被视为未被请求的消息，并因此有较低的机会被询问节点/控制器接收或处理，虽然如此，但认为发送它们是有益的。在一组优选实施方式中，回复消息包括用于识别传感器单元的识别信息。然而，这并不是必要的。应用可仅要求网络意识到在网络中任何点发生的警报状况，例如，允许使用诸如关闭系统等的应用。可替代地，具体地，在非安全关键的系统中，询问节点能够推断发送回复消息的传感器单元的身份：例如，由于每个传感器单元与特定信道相关联（通过时间、频率或码分）；或者根据被配置为传感器单元仅响应于明确指向它们的询问消息的网络。虽然在优选实施方式中，询问节点或每个询问节点与多个传感器单元通信，但这不是必须的；它或它们也可仅与一个传感器单元通信。优选地，一个或多个传感器单元被配置成为其他传感器单元或网络节点中继消息和/或数据。这可以允许提供其中一些传感器单元能够用作其他节点的中间节点的层次网络。这意味着来自一些传感器单元的回复消息沿着多跳路径。因此，询问节点可包括用于感测参数的传感器，这样使得询问节点本身可以检测并报告警报状况，而不必与另一询问节点通信。优选，传感器单元被电池供电。这允许在其放置地点方面具有高度灵活性。并不需要排除由一个或多个电池供电；其还可以包括太阳能电池或其他能量获取源以延长电池的寿命。许多传感器单元可以共用电源。在一组实施方式中，根据本专利技术的传感器网络包括通过数据网络而连接一起和/或连接至中央服务器的多个询问节点。可以采用常规的有线或无线数据网络，例如，以太网、WiFi、TCP/IP等。在一组实施方式中，采用PROFINET和PROFISAFE。询问节点可以由主电源供电以方便于此。中央服务器可包括与其一体的询问节点。根据本专利技术，传感器单元被配置为在检测到警报状况不久就发送回复（例如，警报消息），而传感器单元将以其他的方式发送回复。这仍然可以允许故意延迟，但优选传感器单元被配置为在检测到警报状况之后尽可能快地发送所述回复消息。优选地将传感器单元中的故意延迟被配置为，使得在接收下一条询问消息之前立刻发送对询问消息的回复，换言之，故意延迟尽可能不与下一条消息重叠。这最大化根据本专利技术的可实现的优点：在检测到警报状况的情况下，能够尽可能与回复一样快的发送警报消息。还具有的优势是允许传感器单元在接收询问消息和发送回复之间进入睡眠状态，这样使得它在每个循环仅醒来一次。在睡眠状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线传感器网络，所述无线传感器网络包括：包括用于感测参数的传感器的至少一个传感器单元和至少一个询问节点，其中，所述询问节点被配置为向所述传感器单元周期性发送询问消息并接收来自所述传感器单元的回复消息，其中，除非所述传感器单元确定已经满足警报状况，否则所述传感器单元被配置为在预定的故意延迟之后发送所述回复消息，在已满足所述警报状况的情况下，所述传感器单元被配置为在所述故意延迟结束之前发送所述回复消息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.24 GB 1110757.01.一种无线传感器网络，所述无线传感器网络包括：包括用于感测参数的传感器的至少一个传感器单元和至少一个询问节点，其中，所述询问节点被配置为向所述传感器单元周期性发送询问消息并接收来自所述传感器单元的回复消息，其中，除非所述传感器单元确定已经满足警报状况，否则所述传感器单元被配置为在预定的故意延迟之后发送所述回复消息，在已满足所述警报状况的情况下，所述传感器单元被配置为在所述故意延迟结束之前发送所述回复消息。2.根据权利要求1所述的网络，其中，所述询问节点被配置为传送由另一个设备生成的询问消息。3.根据权利要求1或2所述的网络，其中，所述警报状况包括感测的参数的阈值。4.根据权利要求1或2所述的网络，其中，如果检测到警报状况，则所述回复消息包括不同的警报消息。5.根据权利要求1或2所述的网络，其中，所述回复消息包括与由所述传感器单元感测的参数相关的定量数据。6.根据权利要求1或2所述的网络，其中，如果检测到警报状况，则所述传感器单元被配置为比正常回复消息更频繁地重复发送消息。7.根据权利要求1或2所述的网络，其中，所述回复消息包括用于识别所述传感器单元的识别信息。8.根据权利要求1或2所述的网络，其中，所述询问节点与多个传感器单元通信。9.根据权利要求1或2所述的网络，其中，一个或多个传感器单元被配置成为其他传感器单元或网络节点中继消息和/或数据。10.根据权利要求1或2所述的网络，其中，所述传感器单元是电池供电的。11.根据权利要求1或2所述的网络，包括通过数据网络连接一起接和/或连接至中央服务器的多个询问节点。12.根据权利要求1或2所述的网络，其中，所述传感器单元被配置为在检测到警报状况之后尽可能快地发送所述回复消息。13.根据权利要求1或2所述的网络，其中，所述传感器单元中的所述故意延迟被配置为使得在紧接在接收到下一条询问消息之前发送对所述询问消息的回复。14.根据权利要求1或2所述的网络，其中，以周期T发送所述询问消息以及所述故意延迟大于T的80％。15.根据权利要求1或2所述的网络，其中，所述传感器单元被配置为通过射频信号与所述询问节点通信。16.根据权利要求1或2所述的网络，其中，如果接收到警报消息，则所述询问节点被控制为更频繁地发送请求消息。17.根据权利要求16所述的网络，其中，使所述询问节点向所述传感器单元发送控制消息以使所述传感器单元相应地减少所述故意延迟。18.根据权利要求1或2所述的网络，其中，所述传感器单元包括气体传感器。19.一种用于无线传感器网络的传感器单元，其中，所述传感器单元包括用于感测参数的传感器，并且所述传感器单元被配置为周期性接收来自询问节点的询问消息，以及除非所述传感器单元确定已经满足警报状况，否则在预定的故意延迟之后向所述询问节点发送回复消息，在满足所述警报状况的情况下，所述传感器单元被配置为在所述故意延迟结束之前发送所述回复。20.根据权利要求19所述的传感器单元，其中，所述警报状况包括用于感测的参数的阈值。21.根据权利要求19或20所述的传感器单元，其中，如果检测到警报状况，则所述回复消息包括不同的警报消息。22.根据权利要求19或20所述的传感器单元，其中，所述回复消息包括与由所述传感器单元感测的参数相关的定量数据。23.根据权利要求19或20所述的传感器单元，其中，如果检测到警报状况，则所述传感器单元被配置为比正常回复消...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔斯·阿克瓦吉，克努特·桑德文，
申请(专利权)人：燃气安全股份有限公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO