[发明专利]适用于风能梯度气象观测的无线数据传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据传输方法，尤其是一种适用于风能梯度气象观测的无线数据传输方法，属于风能梯度气象观测无线通信的技术领域。

背景技术

在现有的风能梯度气象观测中，安装在铁塔上不同梯度的传感器主要通过有线集中的方式接入数据传输系统，铁塔上的所有传感器全部通过线缆接入塔底的多个数据采集器，其中包括一个主采集器5和多个分采集器4，分采集器4和主采集器5之间通过CAN总线的有线通信方式进行数据传输；在该传输方式中，信号、通信和电源线缆贯穿塔身，长度最多可达200米。如图1所示：温湿度传感器1及风向风速传感器2安装于铁塔3上，铁塔3的底部安装主采集器5以及若干分采集器4，分采集器4与主采集器5采用CAN总线连接，分采集器4及主采集器5采用电源箱6进行供电。

如图5所示：分采集器4与主采集器5进行数据传输时，在上行过程中，分采集器4采集数据，进行ASCII编码，CAN总线实时发送，主采集器5通过CAN总线进行数据的实时接收，ASCII解码以及数据处理。如图6所示：在下行过程中，主采集器5根据需要生成命令，然后进行ASCII编码及CAN总线实时发送，分采集器4通过CAN总线实时接收，然后进行ASCII解码及命令响应。

主采集器和分采集器之间的数据传输频率为每秒1次。

现有的风能梯度气象观测系统在实际应用中主要面临两大问题：

1）、大量的信号、通信和电源线缆不利于工作人员在高空对铁塔上的设备进行安装和维护。

2）、高空的线缆容易遭受雷击，给设备造成损害。

目前无线通信技术在许多领域的应用已经十分成熟，通过在所要求的观测梯度放置无线智能节点，完成该梯度的气象数据采集功能，并以无线组网的传输方式替代传统的有线集中的传输方式，可以消除铁塔上的线缆，进而有效解决了铁塔上有线传输所面临的问题。但是在风能梯度气象观测的特殊应用场合，采用无线通信技术有以下几个方面的挑战：

1）、24小时不间断工作的条件下，铁塔上无线智能节点的节能和供电问题。

2）、全天候条件下无线通信传输的可靠性。

3）、无线通信数据传输的实时性和完整性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种适用于风能梯度气象观测的无线数据传输方法，其能保证数据传输的实时性及完整性，供电布线简单可靠，安装维护方便，实用可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述适用于风能梯度气象观测的无线数据传输方法，在铁塔上安装所需用于采集风向风速传感器及温湿度传感器检测数据的无线智能节点，所述无线智能节点将采集的检测数据无线传输至铁塔上的无线智能协调器，且无线智能节点与无线智能协调器间采用时隙通信方式进行数据传输。

所述无线智能协调器位于铁塔的底部，无线智能节点与无线智能协调器间呈星型网；无线智能节点与无线智能协调器间采用IEEE-802.15.4协议的无线数据传输。

所述无线智能节点与无线智能协调器采用时隙通信方式进行数据传输时，时隙周期为一分钟；其中，无线智能节点在时隙周期内配置有上报数据时隙、上报请求时隙、大数据传输时隙以及安全时隙。

所述无线智能协调器通过无线通信模块将统计后的无线智能节点的观测数据无线传输至后台监控服务器。

所述无线智能节点与无线智能协调器间采用分布式算法计算气象观测数据，由无线智能节点对采集风向风速传感器及温湿度传感器的检测数据进行处理计算，将秒级的采样数据处理成分钟级统计数据，且无线智能节点向无线智能协调器仅传输处理过的数据；

无线智能协调器通过解析每个无线智能节点传输的数据能直接得到所述无线智能节点所在观测梯度的一分钟的气象数据，并能通过计算获得二分钟和十分钟的气象数据。

所述无线智能节点与无线智能协调器间具有重发补收机制，在时隙通信机制的时隙周期内，无线智能节点在数据发送失败的情况下，将等待短暂的延时后进行数据重发，重发次数最多不超过三次，超过三次，将放弃重发，并将数据存储在无线智能节点的本地；

数据的积压信息通过上报数据时隙的上报数据上传给无线智能协调器，无线智能协调器和无线智能节点在上报请求时隙内，约定补收策略，并在大数据传输时隙内，完成无线智能协调器对无线智能节点的积压数据的补收。