一种低功耗无线可控唤醒的传感节点制造技术

本实用新型专利技术涉及一种新型低功耗无线可控唤醒的传感节点，该节点包括射频模块、CPU模块和RTC时钟模块，所述的CPU模块分别与所述的射频模块和RTC模块连接，该CPU模块还通过传感器通讯总线连接有传感器。本实用新型专利技术这种无线远程可控被动唤醒和主动传感阈值相结合的工作方式满足采集灵活性的需求，采用低功耗的设计使节点可以兼顾小型化和使用寿命，采用多参数采集设计，可对被测对象进行多参数感知，为数据融合技术提供基础。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种传感节点，特别是涉及一种低功耗无线可控唤醒的传感节点。
技术介绍
目前国内采用睡眠方式的无线传感网络监测节点一般为主动唤醒方式工作，即数据采集节点按照预设工作流程自主采集传感数据、发送和睡眠。中心汇聚节点对于采集节点的工作过程不可实时控制，只被动的接受节点传输来的数据。这样的无线节点主动唤醒源一般分为时钟触发，传感数据阈值触发。这种方式虽然可以设计出功耗很低的节点，但是它组网及数据采集传送不灵活的缺点制约了其在很多行业中的应用，它只能按照约定好的网络传感采集传送方式工作。例如在粮食储藏领域中上述方式虽然能够满足储藏常态下的检测，然而当粮食出现温度过高，生虫等危机事件时，就要求采集节点调整采集周期或者以特殊方法采集数据来应对监测对象的特殊变化。而粮食危机事件是偶发性的，处于睡眠状态的采集节点无法及时得知这一情况，进而无法及时做出相应的调整。因此现有无线传感节点的应用有较大局限性。为解决上述偶发性事件对传感节点处理采集传输灵活性的需求，国内一般采用高频率的收发握手信号方式解决。例如，每个无线节点每隔T时间与中心节点进行一次握手通信，如果有偶发性事件发生，则通过握手信号携带信令信息实现灵活调整，节点对此信令的响应事件不超过T。这种方式虽然解决了上述问题，但高频率的周期性握手信号却产生了较大的信令开销，这严重影响了无线节点的电池使用寿命，如果采用较大容量的电池又会导致节点体积过大，不利于很多场合的应用。
技术实现思路
为避免以上现有技术的不足，本技术提供一种低功耗无线可控唤醒的传感节点。本技术采用无线远程可控被动唤醒和主动传感阈值相结合的工作方式满足采集灵活性的需求，采用低功耗的设计使节点可以兼顾小型化和使用寿命，采用多参数采集设计，可对被测对象进行多参数感知，为数据融合技术提供基础。本技术的技术方案为:低功耗无线可控唤醒的传感节点，该节点包括射频模块、CPU模块和RTC时钟模块，所述的CPU模块分别与所述的射频模块和RTC模块连接，所述的射频模块里设有能由无线电磁波唤醒的低功耗唤醒芯片，所述的CPU模块设有阈值触发唤醒的工作模式，所述的节点可由无线电磁波、传感器阈值、RTC模块以最优策略触发方式唤醒。进一步，所述的CPU模块通过传感器通讯总线与传感器连接。进一步，所述的传感器为温度传感器、湿度传感器、气压传感器、氧气浓度传感器或二氧化碳浓度传感器。进一步，所述的CPU模块还连接有升压稳压电路。进一步，所述的升压稳压电路连接有用于切换电源的切换模块。一种低功耗无线可控唤醒的传感节点装置，该装置包括传感节点和传感器，所述的传感节点包括射频模块、CPU模块和RTC时钟模块，所述的CPU模块分别与所述的射频模块和RTC模块连接，所述的射频模块里设有能由所述CPU模块唤醒的无线低功耗唤醒芯片，所述的传感器通过传感器通讯总线与所述的CPU模块连接。本技术的优点在于:1.该节点处于可控唤醒的待机状态下功耗达到35uA，可使得无线节点具有较高的电池使用寿命和较微型的体积，该无线节点的微型化可使用其应用场景更加广泛；2.应对偶发事件时，该节点采用被动式远程无线唤醒方式和主动传感阈值相结合的工作方式，可以应用且可以灵活应对偶发性的数据采集或传送；3.对于多种环境参数采集时，该节点具有多种参数的快速采集能力。附图说明图1是本技术的节点原理结构图；图2是本技术主要工作方式流程图。具体实施方式如图1所示为本技术的节点原理结构图，一种新型低功耗无线可控唤醒的传感节点，该节点包括射频模块、CPU模块和RTC时钟模块，所述的CPU模块分别与所述的射频模块和RTC模块连接。所述的射频模块采用具有可控无线低功耗唤醒的无线芯片设计，使节点在睡眠状态下电流达到35uA，而且可以无线唤醒，向CPU发出唤醒中断。所述的CPU模块还通过传感器通讯总线连接有传感器。所述的传感器为温度传感器、湿度传感器、气压传感器、氧气浓度传感器或二氧化碳浓度传感器。所述的CPU模块还连接有升压稳压电路。所述的升压稳压电路连接有供电电池模块和电源切换模块。本技术考虑传感器部分应用中功耗比较大，如二氧化碳浓度传感器，因此传感器采集部分采用单独可控稳压供电的方式。如图2为本技术主要工作方式流程图，本技术采用被动式远程无线唤醒方式和主动传感阈值相结合的工作方式。首先关闭接收射频电路，设置RTC时钟每隔T时间唤醒CPU—次，CPU进入睡眠状态；其次当CPU被唤醒后，检测中断唤醒事件，若为RTC时钟中断，则进入传感采集时序，对采集数据进行分析，如果需要进行数据报警操作，则唤醒射频电路，并与中心节点进行握手后传送数据；若中断事件为偶发性无线信令，则解析信息并执行信令的相关操作；如没有其余触发事件则节点再次进入睡眠状态。以下以一个实施例对本技术做进一步详细说明。在烟草烟叶醇化过程中对烟叶品质状态的监测采用本专利技术的无线节点进行技术实施，在由纸箱组成5m*5m*3m的烟垛中，每个烟垛中均匀布置5个包括温湿度、气压、氧气浓度、二氧化碳浓度的无线传感节点，在醇化间内布置中心汇聚节点，并通过IW大功率无线数传与检测控制中心机房电脑系统相连接。当节点都布置妥当后，启动中心电脑的检测系统软件，并向每个烟垛的五个节点发送系统启动控制命令，当节点被控制信号唤醒后会以随机延时方式分别于中心节点进行无线信号握手，获取系统工作参数，如工作频点430MHz，节点传感数据采集间隔为4小时，上报数据频率为每天一次，AES数据加密16位密钥，校准实时时钟后节点进入休眠状态。本技术的节点进入正常工作的状态后会每隔4小时采集一组包括温湿度、气压、氧气浓度、二氧化碳浓度的数据，节点会对采集数据进行分析，如果数据表明烟叶进入设定的特殊状态，马上唤醒射频电路处于发送状态向中心汇聚发送报警状态信息，若数据没有异常则存储数据并进入休眠状态。每天上午8点所有节点会将一天中的6组传感数据发送至中心检测电脑系统。若遇到特殊情况，中心检测电脑系统可人为或自主发送偶发检测命令，或其他控制命令改变节点传感参数。节点平均待机功耗约35uA，传感器采集数据状态节点工作电流6mA，一次采集时间IOS(由二氧化碳传感器预热时间决定)，节点无线收发通信状态下电流40mA，一次作时间100ms,如上述工作方式平均每天工作电流IOOuA,节点采用2节1800mAh锂亚电池供电,参阅图1，其中I节为CPU及射频模块供电，另I节为传感器采集部分供电，根据估算节点工作寿命可达1.5年。本节点亦可连接人机交互手持系统连接，形成手持采集终端。例如，工作人员在对发酵烟垛进行例行检查或者有特殊情况进入发酵间内查看时，可使用本专利技术节点扩展的手持设备发送偶发采集命令，临时采集一组传感数据，汇聚到手持终端显示，为工作人员的分析判断处置提供可靠的数据依据。本节点设计可满足长期可控选型状态睡眠电流35uA，是一种能保持长时间的电池使用寿命下小型化设计节点，可随时由远程无线唤醒进行采集传送感知数据操作，亦可由感知数据事件报警触发传送感知数据，且能使得大量节点自行灵活组网。应当理解，以上借助优选实施例对本专利技术的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本专利技术说明书的基础上可以对本文档来自技高网...

【技术保护点】
低功耗无线可控唤醒的传感节点，其特征在于，该节点包括射频模块、CPU模块和RTC时钟模块，所述的CPU模块分别与所述的射频模块和RTC模块连接，所述的射频模块里设有能由无线电磁波唤醒的低功耗唤醒芯片，所述的CPU模块设有阈值触发唤醒的工作模式，所述的节点可由无线电磁波、传感器阈值、RTC模块以最优策略触发方式唤醒。

【技术特征摘要】
1.低功耗无线可控唤醒的传感节点，其特征在于，该节点包括射频模块、CPU模块和RTC时钟模块，所述的CPU模块分别与所述的射频模块和RTC模块连接，所述的射频模块里设有能由无线电磁波唤醒的低功耗唤醒芯片，所述的CPU模块设有阈值触发唤醒的工作模式，所述的节点可由无线电磁波、传感器阈值、RTC模块以最优策略触发方式唤醒。2.根据权利要求1所述的一种低功耗无线可控唤醒的传感节点，其特征在于，所述的CPU模块通过传感器通讯总线与传感器连接。3.根据权利要求1所述的一种低功耗无线可控唤醒的传感节点，其特征在于，所述的传感器为温度传感器、湿度传感器、气压传感器、氧气浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：周慧玲，张驰，钱荣荣，朱裕宏，陈洪尧，
申请(专利权)人：北京邮电大学，四川金叶生物防治有限公司，
类型：实用新型
国别省市：