專利名稱：實(shí)現(xiàn)同步采集的方法、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及同步裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集技術(shù)，特別涉及實(shí)現(xiàn)同步采集的方法、無(wú)線傳感器 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及同步裝置。
背景技術(shù)：
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，上位機(jī)通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)或者網(wǎng)關(guān) 向各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送采集命令，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收到采集命 令后，開始采集數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸或存儲(chǔ)。不論采用廣播或詢問(wèn)方式，接收命令的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生接 收時(shí)延。對(duì)于多跳的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓樸來(lái)說(shuō)，采集命令到達(dá)末梢無(wú)線傳感 器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的時(shí)延將隨著跳數(shù)的增加而變大，從而各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)收 到釆集命令的時(shí)間參差不齊，導(dǎo)致各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)開始采集的時(shí)間不 一致。目前已有多種時(shí)間同步算法被應(yīng)用到同步采集技術(shù)中，例如洪泛時(shí)間同步協(xié)議(FTSP， Flooding Time Synchronization Protocol)、參考消息時(shí)間同 步(RBS， Reference Broadcast Synchronization )、時(shí)延測(cè)量時(shí)間同步(DMTS， Delay Measurement Time Synchronization )和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié) 議(TPSN , Timing-Sync Protocol for Sensor Networks )等等。雖然可以采 用時(shí)間同步算法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)或者網(wǎng)關(guān)的時(shí)鐘一 致，以便于后續(xù)處理中對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)齊，但是由于采集命令到達(dá)各無(wú) 線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間不一致的問(wèn)題，無(wú)法保證各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在 某 一 個(gè)需要的時(shí)間同步采集數(shù)據(jù)。由此可以看出，現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在同 一時(shí)刻采集數(shù)據(jù)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種實(shí)現(xiàn)同步釆集的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)各無(wú)線傳感器網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)在同 一時(shí)刻采集數(shù)據(jù)。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種實(shí)現(xiàn)同步采集的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠?qū)?現(xiàn)各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在同 一 時(shí)刻采集數(shù)據(jù)。本發(fā)明實(shí)施例還提供了 一種實(shí)現(xiàn)同步采集的同步裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)各無(wú)線傳 感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在同 一絕對(duì)時(shí)刻采集數(shù)據(jù)。以下為本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案一種實(shí)現(xiàn)同步采集的方法，該方法包括無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步裝置接收觸發(fā)消息，將所述觸發(fā)消息發(fā)送至各 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；所述各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)開始傳輸或存儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)，所述有效數(shù)據(jù)為無(wú) 線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收到觸發(fā)消息之后所采集的數(shù)據(jù)。一種實(shí)現(xiàn)同步采集的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上位機(jī)、同步裝 置和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；所述上位機(jī)用于向同步裝置發(fā)送采集命令；所述同步裝置用于將來(lái)自上位機(jī)的采集命令發(fā)送至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)， 接收外部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在外部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同時(shí)開始采集數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)送的觸發(fā)消息，將所 述觸發(fā)消息發(fā)送至各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用于接收來(lái)自同步裝置的采集命令，接收到所述 采集命令后開始采集數(shù)據(jù)，接收到所述觸發(fā)消息后，開始傳輸或存儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)，所述有效數(shù)據(jù)為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在同步裝置接收到觸發(fā)消息之后所采集的數(shù)據(jù)。一種實(shí)現(xiàn)同步采集的同步裝置，該同步裝置包括時(shí)間模塊、處理模塊和觸發(fā)模塊；所述時(shí)間模塊用于獲取當(dāng)前時(shí)間；所述處理模塊用于接收來(lái)自上位機(jī)的采集命令，將所述采集命令和時(shí)間模 塊獲取的當(dāng)前時(shí)間發(fā)送至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)觸發(fā)模塊接收觸發(fā)消息， 并提取所述時(shí)間模塊所獲取的當(dāng)前時(shí)間，將所述當(dāng)前時(shí)間作為觸發(fā)時(shí)間和所述 觸發(fā)消息一起發(fā)送至各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；所述觸發(fā)模塊用于將接收到的觸發(fā)消息發(fā)送至處理模塊。 從上述技術(shù)方案中可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)現(xiàn)同步采集的方法、 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及同步裝置，各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)預(yù)先開始采集數(shù)據(jù)， 在接收到觸發(fā)消息后，再開始傳輸或存儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)，所述有效數(shù)據(jù)為無(wú)線傳感 器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在同步裝置接收到觸發(fā)消息之后所采集的數(shù)據(jù)。由于同步裝置接收 到觸發(fā)消息的時(shí)間是唯一的，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在同一時(shí) 刻采集數(shù)據(jù)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的實(shí)現(xiàn)同步采集的方法流程圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的實(shí)現(xiàn)同步采集的方法流程圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例三提供的實(shí)現(xiàn)同步采集的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)表達(dá)得更加清楚明白，下面結(jié)合附 圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明再作進(jìn)一 步詳細(xì)的說(shuō)明。第一實(shí)施例圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)現(xiàn)同步采集的方法流程圖。如圖l所示 步驟101:無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)。 本步驟可以采用以下方式實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的上位機(jī)發(fā)送采集命令到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步裝置；所述同步裝置將接收到的采集命令后，獲取當(dāng)前時(shí)間，并將接收到的采集命令和當(dāng)前時(shí)間發(fā)送至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；所述各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收到所述采集命令和當(dāng)前時(shí)間后，開始采 集數(shù)據(jù)。步驟102:無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步裝置接收觸發(fā)消息，將所述觸發(fā)消 息發(fā)送至各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。本步驟可以具體采用以下方式實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步裝置接收所述觸發(fā)消息；在所述同步裝置接收到所述觸發(fā)消息后，獲取當(dāng)前時(shí)間，將所述當(dāng)前時(shí)間 作為觸發(fā)時(shí)間和接收到的觸發(fā)消息一起發(fā)送至所述各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。以上所述觸發(fā)消息為所迷無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)發(fā)送的觸發(fā)消息，或者為外部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在外部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同時(shí)開始采集數(shù) 據(jù)時(shí)發(fā)送的觸發(fā)消息。本實(shí)施例中，觸發(fā)消息可以采用觸發(fā)脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)。步驟103:各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)開始傳輸或存儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)，所述有效數(shù) 據(jù)為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收到觸發(fā)消息之后所采集的 數(shù)據(jù)。本步驟可以具體采用以下方式實(shí)現(xiàn)各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步裝置的觸 發(fā)消息和觸發(fā)時(shí)間；各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收到所述觸發(fā)消息和觸發(fā)時(shí)間后，將所述觸發(fā)時(shí) 間之前采集的數(shù)據(jù)刪除，保留在所述觸發(fā)時(shí)間之后采集的數(shù)據(jù)，并將所述保留 的數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸或存儲(chǔ)。可以采用以下三種方式之一來(lái)獲取當(dāng)前時(shí)間方式一同步裝置通過(guò)GPS獲取當(dāng)前的衛(wèi)星時(shí)間，將所述當(dāng)前的衛(wèi)星時(shí)間作為當(dāng)前時(shí)間；方式二同步裝置通過(guò)以晶振搭建的時(shí)間基準(zhǔn)電路獲取當(dāng)前的基準(zhǔn)時(shí)間， 將所述當(dāng)前的基準(zhǔn)時(shí)間作為當(dāng)前時(shí)間；方式三同步裝置通過(guò)以太網(wǎng)獲取當(dāng)前的以太網(wǎng)時(shí)間，將所述當(dāng)前的以太 網(wǎng)時(shí)間作為當(dāng)前時(shí)間。第二實(shí)施例圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)現(xiàn)同步采集的方法流程圖。如圖2所示 步驟201:無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的上位機(jī)發(fā)送采集命令到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)的同步裝置。步驟202:同步裝置將接收到的采集命令后，獲取當(dāng)前時(shí)間，并將接收到 的采集命令和當(dāng)前時(shí)間發(fā)送至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。步驟203:無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收到所述采集命令和當(dāng)前時(shí)間后，開始 采集數(shù)據(jù)。本步驟中，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在接收到所述采集命令和當(dāng)前時(shí)間后，可 以處于觸發(fā)等待狀態(tài)，也就是，只使用低功耗存儲(chǔ)記錄模式來(lái)采集數(shù)據(jù)，不需 要發(fā)送數(shù)據(jù)。在長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)采集或者監(jiān)測(cè)的情況下，還可以采用FIFO機(jī)制，以保證新的有效數(shù)據(jù)的采集量。步驟204:無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步裝置接收觸發(fā)消息。所述觸發(fā)消息可以為所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的觸發(fā)消息，也可以為外部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在外部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同時(shí)開始采集數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)送的觸發(fā)消息。通過(guò)本步驟，可以通過(guò)被外部網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)而實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與外部 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步采集，也可以通過(guò)被無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部的無(wú)線傳感器網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的同步采集。步驟205:同步裝置獲取當(dāng)前時(shí)間，將所述當(dāng)前時(shí)間作為觸發(fā)時(shí)間和接收 到的觸發(fā)消息一起發(fā)送至所述各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。步驟206:無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步 裝置的觸發(fā)消息和觸發(fā)時(shí)間。步驟207:無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)將所述觸發(fā)時(shí)間之前采集的數(shù)據(jù)刪除，保 留在所述觸發(fā)時(shí)間之后采集的數(shù)據(jù)，并將所述保留的數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)進(jìn)行傳 輸或存儲(chǔ)。以上所述獲取當(dāng)前時(shí)間可以通過(guò)以下任一方式來(lái)實(shí)現(xiàn) 方式一同步裝置通過(guò)GPS獲取當(dāng)前的衛(wèi)星時(shí)間，將所述當(dāng)前的衛(wèi)星時(shí)間 作為當(dāng)前時(shí)間；方式二同步裝置通過(guò)以晶振搭建的時(shí)間基準(zhǔn)電路獲取當(dāng)前的基準(zhǔn)時(shí)間， 將所述當(dāng)前的基準(zhǔn)時(shí)間作為當(dāng)前時(shí)間；方式三同步裝置通過(guò)以太網(wǎng)獲取當(dāng)前的以太網(wǎng)時(shí)間，將所述當(dāng)前的以 太網(wǎng)時(shí)間作為當(dāng)前時(shí)間。第三實(shí)施例圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，如圖5所示 本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)現(xiàn)同步采集的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括上位機(jī) 301、同步裝置302和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)303。 上位機(jī)301用于向同步裝置302發(fā)送采集命令；同步裝置302用于將來(lái)自上位機(jī)301的采集命令發(fā)送至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)303，接收觸發(fā)消息，將所述觸發(fā)消息發(fā)送至各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)303。這里所述觸發(fā)消息可以為來(lái)自所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部的無(wú)線傳感器 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的觸發(fā)消息，也可以為外部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在外部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同時(shí)開始采 集數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)送的觸發(fā)消息。同步裝置302包括時(shí)間模塊3021、處理模塊3022和觸發(fā)模塊3023;時(shí)間;f莫塊3021用于獲取當(dāng)前時(shí)間。時(shí)間塊3021具體可以采用以下三種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)方式一時(shí)間模塊3021為GPS，通過(guò)GPS獲取當(dāng)前的衛(wèi)星時(shí)間，將所迷當(dāng)前的衛(wèi)星時(shí)間作為當(dāng)前時(shí)間。當(dāng)然，還可以對(duì)獲取的衛(wèi)星時(shí)間進(jìn)行周期性校正。方式二時(shí)間模塊3021為采用晶振搭建的時(shí)間基準(zhǔn)電路，這里所述晶振可 以為高精度有源或無(wú)源晶振，用以提供基準(zhǔn)時(shí)間，將所述基準(zhǔn)時(shí)間作為當(dāng)前時(shí) 間。方式三時(shí)間模塊3021為能夠獲取以太網(wǎng)時(shí)間的設(shè)備，通過(guò)以太網(wǎng)獲取當(dāng) 前的以太網(wǎng)時(shí)間，將所述當(dāng)前的以太網(wǎng)時(shí)間作為當(dāng)前時(shí)間。例如，可以使用以 太網(wǎng)絕對(duì)時(shí)間同步技術(shù)，獲取以太網(wǎng)時(shí)間，將當(dāng)前的以太網(wǎng)時(shí)間作為當(dāng)前時(shí)間， 并周期校正。處理模塊3022用于接收來(lái)自上位機(jī)301的采集命令，將所述采集命令和時(shí) 間模塊3021獲取的當(dāng)前時(shí)間發(fā)送至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)303，通過(guò)觸發(fā)模塊 3023接收觸發(fā)消息，并提取所述時(shí)間模塊3021所獲取的當(dāng)前時(shí)間，將所述當(dāng) 前時(shí)間作為觸發(fā)時(shí)間和所述觸發(fā)消息一起發(fā)送至各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)303;觸發(fā)模塊3023用于接收觸發(fā)消息，將接收到的觸發(fā)消息發(fā)送至處理模塊 3022。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)303用于接收來(lái)自同步裝置302的采集命令和觸發(fā)消 息，接收到所述采集命令后開始采集數(shù)據(jù)，接收到所述觸發(fā)消息后，開始傳輸 或存儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)，所述有效數(shù)據(jù)為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)303在同步裝置302接 收到觸發(fā)消息之后所采集的數(shù)據(jù)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)303包括時(shí)間判別模塊3031和數(shù)據(jù)采集模塊3032;時(shí)間判別模塊3031用于接收來(lái)自同步裝置302的采集命令、觸發(fā)消息和觸 發(fā)時(shí)間，接收到采集命令后，將接收到的采集命令發(fā)送至數(shù)據(jù)采集模塊3032， 接收到所述觸發(fā)消息和觸發(fā)時(shí)間后，將數(shù)據(jù)采集模塊3032中在所述觸發(fā)時(shí)間之 前采集的數(shù)據(jù)刪除，存儲(chǔ)或傳輸數(shù)據(jù)采集模塊3032在所述觸發(fā)時(shí)間之后釆集的 數(shù)據(jù)，所述保留的數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集模塊3032用于接收來(lái)自時(shí)間判別模塊3032的采集命令，接收到 所述采集命令后，開始采集數(shù)據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，處理模塊3022可以由中心控制器、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通訊模塊和上位機(jī)通訊接口組成。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通訊模塊具有無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的作用，用于處理模塊與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的通訊；上位機(jī)通 訊接口用于處理模塊與上位機(jī)之間的通訊；中心控制器用于完成處理模塊的 所有處理操作。需要說(shuō)明的是，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)303中也包括無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通訊 模塊，用于與處理模塊3022的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通訊模塊進(jìn)行通訊，進(jìn)而實(shí) 現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)303與處理模塊3022之間的信息的傳遞。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通訊模塊可以采用基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線協(xié)議 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和組網(wǎng)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通訊模塊可以包括802.15.4物理層協(xié) 議控制與數(shù)據(jù)收發(fā)芯片和802.15.4 MAC層協(xié)議解析芯片。802.15.4物理層協(xié)議控制與數(shù)據(jù)收發(fā)芯片，能夠收發(fā)信機(jī)的擴(kuò)頻、編解 碼、正交移相4建控(O-QPSK, Offset-Quadrature Phase Shift Keying)調(diào)制/ 解調(diào)、基帶信號(hào)處理、信號(hào)上/下變頻、數(shù)據(jù)射頻發(fā)送與射頻接收等。802.15.4 MAC層協(xié)議解析芯片，可以用于802.15.4MAC層協(xié)議解析，例如建立網(wǎng) 絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)連接；實(shí)現(xiàn)MAC層數(shù)據(jù)打包與解包功能；實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備通 過(guò)Coordinator Router和End Device點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)互傳；防止信號(hào)碰撞；對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)調(diào)理器和基站設(shè)備間數(shù)據(jù)鏈路的無(wú)縫接 口；以及對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施保密控制等。802.15.4物理層協(xié)議控制與數(shù)據(jù)收發(fā)芯片可以采用MC13192, 802.15.4 MAC層協(xié)議解析芯片采用MC9S08GT60來(lái)實(shí)現(xiàn)；也可以將802.15.4物理層 協(xié)議控制與數(shù)據(jù)收發(fā)芯片與802.15.4 MAC層協(xié)議解析芯片進(jìn)行集成，如采 用TI公司的802.15.4協(xié)議集成芯片CC2430來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通訊模塊的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)可采用星型網(wǎng)絡(luò)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng) 絡(luò)、簇狀樹或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)等連接方式，同一網(wǎng)絡(luò)可以容納65000個(gè)無(wú)線傳感器 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，采用多跳的傳輸方式，從而覆蓋廣闊的范圍；也可根據(jù)用戶具體 需要，定制適合的網(wǎng)絡(luò)連接。實(shí)際應(yīng)用中，還可以在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通訊才莫塊的發(fā)送通道和接收通道上設(shè)置射頻功率放大器和低噪聲放大器，對(duì)收發(fā)功率進(jìn)行放大，以增大無(wú)線 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的通信距離。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通訊模塊的發(fā)射接收天線可 釆用印刷電路板天線，也可以采用貼片天線或鞭狀天線。在組建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，中心控制器可以通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通 訊模塊把時(shí)間模塊獲取的當(dāng)前時(shí)間發(fā)送給每一個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)。無(wú)線傳感 器節(jié)點(diǎn)將會(huì)產(chǎn)生授時(shí)誤差和節(jié)點(diǎn)內(nèi)部時(shí)鐘由于晶振偏差等因素造成的時(shí)間累計(jì)誤差，使用現(xiàn)有的時(shí)間同步技術(shù)，比如RBS、 FTSP或DMTS等算法， 或者北京必創(chuàng)科技有限公司的時(shí)間同步技術(shù)，就可以消除上述的授時(shí)誤差和 時(shí)間累計(jì)誤差，保證同步裝置和無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間同步。這里對(duì)這 些時(shí)間同步技術(shù)將不再贅述。上位機(jī)通訊接口 ，可以采用現(xiàn)有的計(jì)算4幾接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如USB 、 RS232 或以太網(wǎng)口，也可以采用工業(yè)總線4妄口來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如MBUS或HART。為了提高工業(yè)可靠性和抗干擾能力，還可以在觸發(fā)模塊3023的輸入/輸 出端可以使用光電隔離芯片。中心控制器可以是單片機(jī)、嵌入式計(jì)算機(jī)或者DSP數(shù)字信號(hào)處理芯片。另外，以上所述外部網(wǎng)絡(luò)可以為有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也可以為無(wú)線傳感器網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)然，也可以為本發(fā)明實(shí)施例所提供的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在所述外部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的情況下，由于有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí) 時(shí)性，有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也可以在數(shù)據(jù)采集開始時(shí)，可以立即向無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)發(fā)送觸發(fā)消息，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的 同步采集。從上述技術(shù)方案中可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)現(xiàn)同步采集的方法、 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及同步裝置，各無(wú)線控制器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)預(yù)先開始采集數(shù)據(jù)， 在接收到觸發(fā)消息后，再開始傳輸或存儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)，所述有效數(shù)據(jù)為無(wú)線傳感 器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在同步裝置接收到觸發(fā)消息之后所采集的數(shù)據(jù)。由于同步裝置接收 到觸發(fā)消息的時(shí)間是唯一的，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)各無(wú)線控制器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在同一時(shí) 刻采集數(shù)據(jù)。另外，本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)現(xiàn)同步采集的方法、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及同步裝置，還可以為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供采集的絕對(duì)時(shí)間，如GPS衛(wèi)星時(shí) 間，或者以太網(wǎng)時(shí)間，進(jìn)而保證各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間采集數(shù)據(jù)； 不需要在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)內(nèi)增加額外的硬件，比如GPS模塊，降低了節(jié)點(diǎn) 的成本及功耗，減少了無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)額外的電源能量耗費(fèi)及存儲(chǔ)器資源浪費(fèi)。而且，本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)現(xiàn)同步采集的方法、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及 同步裝置，可以由無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)無(wú) 線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部的同步采集；還可以由外部網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了無(wú)線 傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和其它外部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同步 采集，如果所述外部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，則可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)與有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步采集。由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電池和內(nèi)部存儲(chǔ)器資源有限，在事件發(fā)生時(shí)間不 可預(yù)知的情況下，如果采用現(xiàn)有的同步采集方法，會(huì)出現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)額外采集傳 輸或存儲(chǔ)的浪費(fèi)將變得很大的問(wèn)題，甚至存在某些節(jié)點(diǎn)因?yàn)橘Y源耗盡而在有效 采集記錄過(guò)程中失效的風(fēng)險(xiǎn)。而采用本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)現(xiàn)同步采集的方法、 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及同步裝置，通過(guò)被動(dòng)觸發(fā)的方式，解決了以上問(wèn)題。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的 保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改 進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種實(shí)現(xiàn)同步采集的方法，其特征在于，該方法包括無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步裝置接收觸發(fā)消息，將所述觸發(fā)消息發(fā)送至各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；所述各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)開始傳輸或存儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)，所述有效數(shù)據(jù)為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收到觸發(fā)消息之后所采集的數(shù)據(jù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各 節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)的步驟包括無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的上位機(jī)發(fā)送釆集命令到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步 裝置；所述同步裝置將接收到的采集命令后，獲取當(dāng)前時(shí)間，并將接收到的采集 命令和當(dāng)前時(shí)間發(fā)送至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；所述各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收到所述采集命令和當(dāng)前時(shí)間后，開始采集 數(shù)據(jù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的 同步裝置接收觸發(fā)消息，將所述觸發(fā)消息發(fā)送至各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的步驟 包括所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步裝置接收所述觸發(fā)消息； 在所述同步裝置接收到所述觸發(fā)消息后，獲取當(dāng)前時(shí)間，將所述當(dāng)前時(shí)間 作為觸發(fā)時(shí)間和接收到的觸發(fā)消息一起發(fā)送至所述各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 開始傳輸或存儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)的步驟包括各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步裝置的觸 發(fā)消息和觸發(fā)時(shí)間；各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收到所述觸發(fā)消息和觸發(fā)時(shí)間后，將所述觸發(fā)時(shí)間之前采集的數(shù)據(jù)刪除，保留在所述觸發(fā)時(shí)間之后采集的數(shù)據(jù)，并將所述保留 的數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸或存儲(chǔ)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2 4任一所述的方法，其特征在于，所述獲取當(dāng)前時(shí)間的 步驟包括同步裝置通過(guò)GPS獲取當(dāng)前的衛(wèi)星時(shí)間，將所述當(dāng)前的衛(wèi)星時(shí)間作為當(dāng)前 時(shí)間；或者，同步裝置通過(guò)以晶振搭建的時(shí)間基準(zhǔn)電路獲取當(dāng)前的基準(zhǔn)時(shí)間，將所述當(dāng) 前的基準(zhǔn)時(shí)間作為當(dāng)前時(shí)間；或者，同步裝置通過(guò)以太網(wǎng)獲取當(dāng)前的以太網(wǎng)時(shí)間，將所述當(dāng)前的以太網(wǎng)時(shí)間作 為當(dāng)前時(shí)間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的方法，其特征在于，所述觸發(fā)消息為所述 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的觸發(fā)消息，或者為外部 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在外部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同時(shí)開始采集數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)送的觸發(fā)消息。
7、 一種實(shí)現(xiàn)同步采集的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括 上位機(jī)、同步裝置和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；所述上位機(jī)用于向同步裝置發(fā)送采集命令；所述同步裝置用于將來(lái)自上位機(jī)的采集命令發(fā)送至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)， 接收觸發(fā)消息，將所述觸發(fā)消息發(fā)送至各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用于接收來(lái)自同步裝置的采集命令和觸發(fā)消息， 接收到所述采集命令后開始采集數(shù)據(jù)，接收到所述觸發(fā)消息后，開始傳輸或存 儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)，所述有效數(shù)據(jù)為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在同步裝置接收到觸發(fā)消息 之后所采集的數(shù)據(jù)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述同步裝 置包括時(shí)間模塊、處理模塊和觸發(fā)模塊；所述時(shí)間模塊用于獲取當(dāng)前時(shí)間；所述處理模塊用于接收來(lái)自上位機(jī)的采集命令，將所述采集命令和時(shí)間模 塊獲取的當(dāng)前時(shí)間發(fā)送至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)觸發(fā)模塊接收觸發(fā)消息，并提取所述時(shí)間模塊所獲取的當(dāng)前時(shí)間，將所述當(dāng)前時(shí)間作為觸發(fā)時(shí)間和所述觸發(fā)消息一起發(fā)送至各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；所述觸發(fā)模塊用于將接收到的觸發(fā)消息發(fā)送至處理模塊。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線傳 感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括時(shí)間判別模塊和數(shù)據(jù)采集模塊；所述時(shí)間判別模塊用于接收來(lái)自同步裝置的采集命令、觸發(fā)消息和觸發(fā)時(shí) 間，接收到采集命令后，將接收到的采集命令發(fā)送至數(shù)據(jù)采集模塊，接收到所 述觸發(fā)消息和觸發(fā)時(shí)間后，將數(shù)據(jù)采集模塊中在所述觸發(fā)時(shí)間之前采集的數(shù)據(jù) 刪除，存儲(chǔ)或傳輸數(shù)據(jù)采集模塊在所述觸發(fā)時(shí)間之后采集的數(shù)據(jù)，所述保留的 數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)采集模塊用于接收來(lái)自時(shí)間判別模塊的采集命令，接收到所述采 集命令后，開始采集數(shù)據(jù)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述 時(shí)間模塊為GPS，或者為以晶振搭建的時(shí)間基準(zhǔn)電路，或者為能夠獲取以太網(wǎng) 時(shí)間的設(shè)備。
11、 根據(jù)權(quán)利要求7、 8或9所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所 述觸發(fā)消息為來(lái)自所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的 觸發(fā)消息，或者為外部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在外部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同時(shí)開始采集數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)送的觸 發(fā)消息。
12、 一種實(shí)現(xiàn)同步采集的同步裝置，其特征在于，該同步裝置包括時(shí)間 模塊、處理模塊和觸發(fā)模塊；所述時(shí)間模塊用于獲取當(dāng)前時(shí)間；所述處理模塊用于接收來(lái)自上位機(jī)的采集命令，將所述采集命令和時(shí)間模 塊獲取的當(dāng)前時(shí)間發(fā)送至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)觸發(fā)模塊接收觸發(fā)消息， 并提取所述時(shí)間模塊所獲取的當(dāng)前時(shí)間，將所述當(dāng)前時(shí)間作為觸發(fā)時(shí)間和所述 觸發(fā)消息一起發(fā)送至各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；所述觸發(fā)模塊用于接收觸發(fā)消息，將接收到的觸發(fā)消息發(fā)送至處理模塊。
13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的同步裝置，其特征在于，所述時(shí)間模塊為GPS， 或者為以晶振搭建的時(shí)間基準(zhǔn)電路，或者為能夠獲取以太網(wǎng)時(shí)間的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)現(xiàn)同步采集的方法、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及同步裝置，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步裝置接收觸發(fā)消息，將所述觸發(fā)消息發(fā)送至各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；所述各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)開始傳輸或存儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)，所述有效數(shù)據(jù)為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收到觸發(fā)消息之后所采集的數(shù)據(jù)。由于同步裝置接收到觸發(fā)消息的時(shí)間是唯一的，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)各無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)刻采集數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)H04J3/06GK101232520SQ200810100918
公開日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月26日
發(fā)明者唐智斌, 張俊輝 申請(qǐng)人:北京必創(chuàng)科技有限公司