[发明专利]一种事件自适应的传感器节点

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络和物联网技术领域，尤其涉及事件自适应的无线传感器节点节能休眠方法。

背景技术

随着无线传感器节点与网络技术的发展，无线传感器的应用范围越来越广，专业性也越来越强。各种专业传感器节点的产生，也对无线传感器网络的组网带来了挑战：大量专业传感器节点(如环境监测中的降雨量传感器、PH值监测器，医疗环境的血压、心电传感器等等)，需要由专业的传感设备制造商提供；而其通信、组网能力，又随应用需求环境的变化而不同，传感设备制造商在此方面无法提供兼容各种需求的通信方式。

另外，随着无线传感器网络在各种领域应用的不断推广，设计面向各种环境的通用传感器节点，并提高传感器节点的节能效率，成为一个迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能面向各种环境，并通过提高节能效率，延长其生存期的传感器节点。

本发明为了解决上述问题所采用的技术方案是，一种事件自适应的传感器节点，包括相互独立的传感模块和通信模块，传感模块与通信模块通过通用接口相连；

所述传感模块用于采集应用环境中的数据，并通过通用接口将采集到的数据发送至通信模块；

所述通信模块用于，用于当通信模块处于运行状态时，接收从通用接口传递过来的数据，并进行组网，将接收到的数据通过网络接口发送至网络，并预测下一个事件发生时间，并根据预测的下一个事件发生时间来确定通信模块的唤醒时段；当没有数据需要通信模块收发时，通信模块进入休眠状态，直至唤醒时段到达，通信模块被唤醒进入运行状态；所述事件为传感模块每次采集并向通信模块发送数据。

本发明采用传感模块与通信模块分离的方式，将数据采集功能与通信功能分开独立设置，解决传感设备面向复杂环境的专业性需求和通信组网中的适用性、兼容性需求，形成一种新的无线传感器节点架构。其中传感模块和通信模块可以独立设计，由不同行业的制造商各自生产，只需要其中采用通用的接口方式。另外，考虑到节能问题，不同的传感模块对数据的采集周期不同、频率不同，而通信模块若始终保持工作状态，随时准备从传感设备接收数据、并发向传感器网络的话，那么通信模块将产生很大的能量消耗，并影响整个传感器节点的生存期。发明提出了通信模块的自适应休眠机制。通过预测下一个事件发生时间来设置通信模块的唤醒时间，以实现休眠后的自动唤醒，休眠机制降低了通信模块的能量消耗，提高整个传感器节点的生存时间。

进一步的，为了提高预测的准确性，通信模块根据预测结果与实际发生结果的吻合度对下一个事件发生时间的预测结果进行调整。

进一步的，通信模块根据预测的下一个事件发生时间与最近事件发生时间的间隔来确定通信模块处于休眠时段时的休眠深度，所述间隔越长，休眠深度越深。

本发明的有益效果包括：(1)将传感器分为传感模块和通信模块，利于传感模块和通信模块的标准化生产，提高传感器节点对不同环境的适用性与兼容性；(2)在此基础上提出的事件自适应分级休眠机制能够提高通信模块的节能效率，延长传感器节点的生存期。

附图说明

图1是通用传感器节点示意图。

图2是表示系统休眠时间的预测方法。

图3是传感器节点事件发生时刻与休眠时间的关系。

图4是通信节点休眠程度选择过程。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明做更进一步的说明。

首先，通用传感器节点由两个部分组成：传感模块与通信模块，并使用通用接口将传感模块和通信模块连接起来，如图1所示。

传感模块主要负责采集各种应用环境中的数据，并通过通用接口与通信模块连接，从而应用于不同行业的传感设备(如环境监测、医疗卫生、军事等等)，可由不同行业的设备制造商提供，而不需要考虑其通信功能。

通信模块主要负责接收传感设备从通用接口传递过来的数据，并进行组网，以便把这些数据发送到最终网络中的sink节点(汇聚节点)。通信模块的制造，只需要配以标准的通用接口，并考虑设备本身的组网通信要求，而不需要考虑各种不同行业不同类型的数据采集需求。

通用接口为连接传感设备与通信设备的通道，只要都使用通用接口，采用AD(模拟量输入接口)、GPIO(通用输入/输出接口)或USB(通用串行总线)等方式，数据采集与组网通信可各自独立，由不同的制造商独立提供。通用接口需统一参考已有标准(如RS232、USB、RJ45等)，或制订新的标准。