一种低功耗双向实时无线传感方法技术

本发明专利技术公开了一种低功耗双向实时无线传感方法，所述方法包括若干个采样周期，所述采样周期包括：CMD根据设置好的采样时间参数在T1时刻启动无线接收模块；经过长度为TD的延时后，WDAU启动进入测量状态；WDAU测量完成后，在T2+TSM时刻进入无线收发信状态；WDAU在完成与CMD的通信后，立即关闭无线模块进入低功耗休眠状态；CMD在完成与WDAU的通信后，经长度为TD的延时后，CMD关闭无线模块进入低功耗休眠状态。本发明专利技术实现了WDAU和CMD的同步工作，从而可以让WDAU和CMD平时均处于低功耗休眠状态；本发明专利技术为WDAU在测量间隔内增加了若干定时接收时隙，在保证WDAU低功耗性能的前提下，实现了双向无线通信功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种无线传感方法，特别设及。
技术介绍
在输电线路在线监测系统中，安装于架空输电导线上的无线数据采集单元（WDAU) 一般采用无线方式与安装于杆塔上的状态监测装置（CMD)进行通信。WDAU-般由裡电池、 处理器、实时时钟（RTC)、无线收发、测量等模块组成；CMD-般由太阳能+蓄电池供电、处理 器、RTC、无线收发、本地和远程通信接口等模块组成。WDAU和CMD两者构成了输电线路在 线监测装置，现场安装典型示意图如图1所示。 目前该类无线数据采集单元采取的供电方式有两种；一种是通过导线禪合取电； 另一种是采用裡电池供电。通过导线禪合取电一般要求导线电流大于50安培，供电安全性 和稳定性受导线电流冲击的影响很大，而且在线路停电检修过程中，WDAU就无法正常工作， 可靠性普遍不高，因此目前应用较多的还是裡电池供电方式，该就要求WDAU本身具有极低 的功耗，从而尽量延长裡电池的有效使用时间。 CMD-般采用蓄电池+太阳能浮充供电工作方式，因此同样对CMD本身的低功耗性 能提出了较高要求。 为了实现低功耗，一些WDAU产品（产品1)平时关闭收发信单元，仅在需要发信的 时候打开发信单元，将数据发送给CMD，CMD平时一直处于守候接收状态，从而可W接收到 WDAU发出的数据，从而实现了定时测量。但该种WDAU产品无法实时接收CMD发出的命令来 进行测量，甚至有的WDAU产品只有发信单元，没有接收单元。 为了进一步降低整个系统的功耗，部分产品（产品2)利用CMD与WDAU的时钟同 步避免了CMD-直处于守候接收状态，从而降低了CMD的功耗，但该种产品对时钟同步的要 求极高，时钟一旦失步，往往会造成系统无法正常工作。W上两种产品均只能提供单向数据通信，无法实现CMD对WDAU的控制，为此一些 产品（产品3)在此基础上做了改进，利用CMD来暂存需要发出的命令，一方面CMD在接收到 WDAU发出的数据后，立即将暂存的命令发送给WDAU;另一方面，WDAU在发出测量的数据后， 不是立即关闭无线收发系统，而是守候一定长度时间，判断是否有CMD发出的控制命令，从 而实现远程设置或修改参数的功能，但该种产品修改参数的实时性完全取决于WDAU的测 量间隔，测量间隔越长，实时性越差。[000引根据W上产品技术实现方式可W看出，产品1由于CMD平时处于无线守候接收的 状态，因此功耗较大，系统的低功耗特征只体现在传感器节点上，没有实现系统级别的低功 耗；而且由于无线传感子节点平时处于极低功耗的休眠状态，无法实现远程的控制或参数 配置等操作，无线传感子节点一般采用定时采集主动上报的工作方式，只能实现WDAU到 CMD的单向无线通信，为了实现低功耗，定时采集及主动上报间隔时间不能太小，一般不小 于5分钟，因此在一些变化较快的参数监测应用中，数据的实时性无法得到保证。 产品2通过时钟同步降低了CMD的功耗，该种产品和产品1 一样只能实现WDAU到 CMD的单向无线通信。另外该种产品对时钟同步要求过高，时钟失步对系统正常工作会造成 灾难性影响， 产品3实现了双向无线通信功能，从而能实现通过CMD设置或修改WDAU参数的功 能，但其修改参数的实时性完全取决于WDAU的测量间隔，测量间隔越长，实时性越差。
技术实现思路
本专利技术旨在为架空输电线路在线监测系统中的无线数据采集单元和状态监测装 置提供一种系统级低功耗无线传感方法，该无线传感方法可W实现在线监测装置（包括安 装于架空输电导线上的无线数据采集单元（WDAU，WirelessDataAcquisition化it)和安 装于杆塔上的状态监测装置（CMD,ConditionMonitoringDevice))的低功耗设计需求，适 应于无线数据采集单元采用裡电池供电，状态监测装置采用太阳能+蓄电池浮充供电的现 场条件，同时解决远程控制与参数配置功能及其实时性等问题。 本专利技术的技术方案如下； ，所述方法包括若干个采样周期，所述采样周 期包括如下步骤： 1)CMD根据设置好的采样时间参数在Ti时刻启动无线接收模块，进入工作状态，此 时的工作功耗为Pci;[001引。经过长度为Td的延时后，即在T2=T1+Td的时刻，WDAU启动进入测量状态，进 行监测量的测量，测量时间长度Tsm取决于被测量，此时电流为PS1; 3)WDAU测量完成后，在T2+Tsm时刻进入无线收发信状态，收发信时间长度Tse取决 于通信速率和报文长度，此时电流为PS3; 4)WDAU在完成与CMD的通信后，立即关闭无线模块进入低功耗休眠状态；CMD在完 成与WDAU的通信后，经长度为Td的延时后，CMD关闭无线模块进入低功耗休眠状态； 5)WDAU在Ti+Tsi时刻打开无线接收模块，进入守候接收远程控制命令状态，此时 电流为Ps2，Tm为时隙间隔。 进一步，所述WDAU的实现方法为；WDAU平时处于休眠状态，在接收时隙到时，会进 入守候接收状态，如果未接收到命令，会重新返回休眠状态，如果接收到命令后会进入通信 状态，通信完成后，会再次进入休眠状态；在测量时间到时，WDAU会从休眠状态进入测量状 态，如果测量失败，会重新返回休眠状态，如果测量成功，会进入通信状态，将测量的数据成 功发送给CMD后再次进入休眠状态。 进一步，所述CMD的实现方法为；CMD平时处于休眠状态，测量时间到后进入守候 接收状态，如在规定时间内未接收到数据，CMD会再次进入休眠状态，如果在规定时间内收 到WDAU发出的数据，CMD将进入通信状态，通信完成后，CMD再次进入休眠状态。 本专利技术的有益效果如下： 本专利技术提供的输电线路在线监测低功耗无线传感方法W时钟同步为基础，实现了 WDAU和CMD的同步工作，从而可W让WDAU和CMD平时均处于低功耗休眠状态，不仅实现了 WDAU的微功耗，同时还实现了CMD的低功耗，是一种系统级低功耗解决方案。 本专利技术提供的输电线路在线监测低功耗无线传感方法为WDAU在测量间隔内增加 了若干定时接收时隙，由于时隙长度很短，因此只增加了很少的功耗，保证了WDAU的低功 耗性能，但实现了双向无线通信功能，从而CMD可随时控制或配置WDAU的功能，远程控制的 实时性能大为改观。且因为CMD可W随时向WDAU发出控制命令，其对时钟同步的要求进一 步降低，一旦时钟失步，可W随时通过发送同步命令实现再次同步。【附图说明】 图1是WDAU和CMD两者构成的输电线路在线监测装置的现场安装典型示意图； 图2是无线传感节点和数据采集单元通过同步协议实现时钟同步后的工作流程 图； 图3是WDAU的工作流程图； 图4是CMD的工作流程图。【具体实施方式】[002引下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。 为有利于清楚说明本专利技术的技术方案，首先将所设及的技术术语解释如下： RTC(Real-TimeClock);实时时钟。主要作用就是提供稳定的时钟信号给后续电 路用，主要功能有：时钟&日历，闹钟，周期性中断输出，32KHZ时钟当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低功耗双向实时无线传感方法，所述方法包括若干个采样周期，所述采样周期包括如下步骤：1)CMD根据设置好的采样时间参数在T1时刻启动无线接收模块，进入工作状态，此时的工作功耗为PC1；2)经过长度为TD的延时后，即在T2＝T1+TD的时刻，WDAU启动进入测量状态，进行监测量的测量，测量时间长度TSM取决于被测量，此时电流为PS1；3)WDAU测量完成后，在T2+TSM时刻进入无线收发信状态，收发信时间长度TSC取决于通信速率和报文长度，此时电流为PS3；4)WDAU在完成与CMD的通信后，立即关闭无线模块进入低功耗休眠状态；CMD在完成与WDAU的通信后，经长度为TD的延时后，CMD关闭无线模块进入低功耗休眠状态；5)WDAU在T1+TSI时刻打开无线接收模块，进入守候接收远程控制命令状态，此时电流为PS2，TSI为时隙间隔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹翊军，曹年红，蓝彦，王亦宁，周海松，郭宝龙，李秋水，马贵林，魏敏祥，钱昊，
申请(专利权)人：南京南瑞集团公司，国网电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32