[发明专利]一种WSN复合传感装置及工作方法

说明书

技术领域

本发明属于物联网技术领域，应用于无线传感网领域。

背景技术

随着物联网技术的兴起，特别是无线传感网技术（以下简称WSN）的普及，人们对WSN节点传感器的性能提出了更高的要求，需要用到的传感器的种类也越来越多。在申请号为CN201120069970.9公开的一种“无线传感器节点”在工作时只能同时接入1个传感器，在申请号为CN201020668880.7公开的“一种可同时接入数字量和模拟量的无线传感网节点”中，虽然实现了能够支持多传感器接入的WSN节点，但是只能支持几种固定的传感器组合，很少能够实现节点传感器的可配置；同时传统的WSN节点工作时，大多采用定时机制，哪怕数据没有变化，只要到了一定时间，就会运行发送任务，然而，在WSN节点所有工作流程中，数据发送阶段是能耗最高的；另外在传统的WSN节点工作过程中，传感器数据并不进行压缩处理，在实际应用过程中，会造成其低带宽信道的高压力，严重时可能会发生阻塞。

综上所述，现有的WSN节点存在性能单一、采集效率低、不可灵活配置等问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种WSN复合传感装置及工作方法，可以有效的解决上述问题。

所述WSN复合传感装置对已有的WSN节点进行改进，改进后的WSN节点由1个控制器和1个具有多个传感器接口的连接器以及多个传感器组成；所述控制器用于数据采集、处理和发送；所述连接器是采用现场可编程芯片的接口电路，其一端与所述控制器相连，其具有多个传感器接口的另一端分别与所述传感器相连接，所述连接器不仅能实现多个传感器的接入，而且这种接入方式是柔性地，自适应地；所述WSN复合传感装置支持的传感器类型有3种：开关型传感器、模拟型传感器和数字型传感器；传感器选配好后，依次将每个传感器的数据引脚和所述连接器的引脚相连；用户根据接入传感器的种类、数量和引脚号等情况对WSN节点进行配置；完成配置后，所述控制器和所述连接器协同工作实现对所述多个传感器的柔性接入从而实现单个WSN节点对多个传感器的支持。

一种WSN复合传感装置的工作方法，其运行步骤如下：

A:配置，根据实际接入的传感器情况对WSN复合传感装置进行配置，配置内容包括传感器的地址、类型和启动幅度；启动幅度是自定义的一个参数，只有传感器值变化幅度大于等于启动幅度时，此传感器值才会被编码进数据帧中；

B:采集传感器数据，根据配置信息智能地匹配传感器采集方式和采集流程，依次采集接入的多个传感器的数据；

C:变化幅度检测，依次检测传感器值相对上一次值的变化幅度，进行数据筛选，筛选出变化幅度大于步骤A中设定的启动幅度的传感器值；

D:数据编码，按一定数据帧的格式进行编码，数据编码步骤如下：

（1）分析，对数据进行分析，按照传感器类型进行分类，把数据依次放入拆分队列中；

（2）字节拆分，对拆分队列中的数据进行拆分，逐个将字节数据拆分成bit数据；bit压缩，对拆分好的bit数据进行压缩，只保留bit数组的有效位；提取组包协议，组包协议负责对压缩的数据段进行编码解释，组包协议由传感标识、协议总长、传感器ID和传感值长组成；其中每一组传感器ID和传感值长对应数据段中一个传感值；

（3）组包协议检测，组包协议是否累计3次；a.有变化，当数据有变化时，先进行负载情况判断，根据信道负载情况采取同步和异步两种方式：当信道负载高时，自动采取异步方式，先处理和发送组包协议，再处理和发送数据；当信道负载低时，自动采取同步方式，一次性处理，发送组包协议和数据；b.无变化，当数据连续3次无变化时，只处理和发送数据，不处理和发送组包协议；

（4）比特bit还原成字节，将按帧格式处理好的bit数据还原成字节数组，不足一个字节的在bit数据尾部补齐0后还原成字节数组；该字节数组即为最终数据帧中的数据域；

E:打包数据帧，在数据域首加上WSN帧头，然后在包尾部加上1个字节的CRC校验帧尾，至此，获得最终数据帧；

F:数据发送，发送最终数据帧，完成发送，重复步骤B。