[发明专利]一种超低功耗基于无线传输的数据采集系统及采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及领域，具体涉及一种超低功耗基于无线传输的数据采集系统及采集方法。

背景技术

随着物联网以及智能硬件行业的兴起，越来越多的产品将带有无线通讯能力。

无线传输采集设备已广泛应用于各行各业。在冷库冷链行业，由于需要长期运行于低温环境(20℃以下)，数据采集设备多采用方案为：有线方式接入温度传感器及采用温度记录仪事后监控方式。该方案一般都需要外接电源供电。而对于采用无线连接方案，其无线采集网关(或称中控)与无线传感器(或称蜂巢)的通信距离近，甚至只能达到数米范围，没有实现地理位置实时定位功能。

针对的低温环境的库冷链行业特点，需解决的问题如下：无线采集网关(中控)与无线传感器(蜂巢)之间传输通信距离过近，无线传感器(蜂巢)长期适应于低温环境下实时在线监控的需要，无线传感器(蜂巢)需要外接市电供电才能长期工作，无线采集网关(中控)地理位置的实时定位且断电后依旧能在3天内继续上传当时的地理位置，以定位设备的去向。

这个问题产生的原因在于选取无线通信距离要求远，对应的无线模组选取较难；无线传感器长期运行于低温环境下，对各元器件性能要求严酷；无线传感器(蜂巢)需采用电池供电，选取适配电池较难；无线传感器(蜂巢)需要超低低功耗运行，工作机制过程比较复杂；无线采集网关(中控)在断电情况下，也是电池供电工作，同样需要超低低功耗运行，工作机制过程也很复杂；上述原因在一个监控系统中须全部解决，任一要求没解决，会导致系统性能大幅下降，功能无法满足实际需要。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的问题，提出一种超低功耗基于无线传输的数据采集系统及采集方法，实现传感器长期在低温环境下实时在线监控，并定位网关设备。

为达到上述发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种超低功耗基于无线传输的数据采集系统，云端平台、与云端平台通过移动网络模块进行通信的网关、与网关通过无线模块进行数据通信的至少一个蜂巢，所述网关采用市电供电，蜂巢包括有单片机和与单片机通信连接的传感器，所述蜂巢还包括：为传感器定时上电的电源管理模块、与电源管理模块电性连接的电池；所述蜂巢的单片机包括有数据选通模块和自断电模块，所述数据选通模块接收传感器的检测数据，并向无线模块发送在检测参数阈值范围内的检测数据；所述自断电模块用以关闭传感器，其与电源管理模块通信连接；所述网关接收通过无线模块传送的检测数据并通过移动网络模块向云端平台发送。

进一步，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、红外传感器和/或振动传感器，所述检测数据包括温度数据、湿度数据、距离数据和/或振动数据，所述数据选通模块分别接收温度传感器、湿度传感器、红外传感器或振动传感器的数据，对温度传感器选通处于温度阈值范围内的温度数据，对湿度传感器选通处于湿度阈值范围内的湿度数据、对于红外传感器选通处于距离阈值范围内的红外数据、对于振动传感器选通处于振动频率阈值范围内的振动数据。

进一步，所述网关还包括有存储模块和云端通信检测模块，所述云端通信检测模块用以检测网关与云端平台是否通信中断，所述存储模块接受云端通信检测模块的控制命令，以存储无线模块传送的数据。

进一步，所述网关还包括有wifi定位模块，所述wifi定位模块用以通过wifi信号和移动网络信号获取地理位置数据，所述地理位置数据通过移动网络模块上传云端平台。

进一步，所述移动网络模块采用GPRS、CDMA、3g或者4G网络模式。

进一步，所述网关还采用电池供电；网关还包括有第二温度传感器和下行串口，所述第二温度传感器用以检测网关的环境温度，所述下行串口用以通过有线联线方式接入有线温度探头或智能串口。

本发明还公开一种超低功耗基于无线传输的数据采集方法，应用于上述超低功耗基于无线传输的数据采集系统，包括步骤如下：

步骤1，网关与蜂巢通过约定的对码匹配关系，实现无线模块的通信；

步骤2，设定蜂巢传感器的数据通信周期，在其数据通信周期外采用看门狗定时上电机制的电源管理模块，每隔设定时间段为蜂巢的传感器上电，所述传感器的数据通信周期设置在设定时间段内；

步骤3，通过单片机控制传感器连续采样至少2次，对采样的检测数据计算其加权算数平均值；

步骤4，判断检测数据的加权算数平均值是否处于参数阈值范围内，是则将该检测数据发送给网关，否则发出告警信息以便检查排除故障；

步骤5，传感器的数据通信周期结束后，蜂巢单片机向电源管理模块发送关闭指令，使传感器断电。