一種井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)及檢測通訊方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)及檢測通訊方法，該系統(tǒng)包括設置在井壁上的若干個無線監(jiān)測終端裝置和便攜式無線采集裝置，每個所述無線監(jiān)測終端裝置包括與第一單片機最小系統(tǒng)連接的第一無線通訊組件、實時時鐘模塊、第一電池供電模塊、監(jiān)測驅動模塊和外接傳感器，便攜式無線采集裝置包括與第二單片機最小系統(tǒng)連接的第二無線通訊組件、存儲器模塊、第二電池供電模塊與鍵盤液晶顯示模塊。為降低無線監(jiān)測終端的功耗，無線監(jiān)測終端以定時監(jiān)測的方式監(jiān)測并記錄井壁參數(shù)，該系統(tǒng)為消除無線監(jiān)測終端因通訊則產生功耗，其無線通訊組件一直處于關閉狀態(tài)。待到設定的喚醒時刻到來，無線監(jiān)測終端才會間歇開啟無線通訊組件。
【專利說明】一種井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)及檢測通訊方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低功耗無線通訊【技術領域】，具體涉及一種井壁檢測終端的低功耗無線通訊裝置及檢測通訊方法。

【背景技術】
[0002]煤礦井筒是煤礦生產的咽喉要道，為保證井壁的施工質量，有必要對筑壁過程中井壁的相關工作狀況進行監(jiān)測，如混凝土澆注后壁內及壁后凍土的溫度變化、井壁內應力、井壁位移等；筑壁完成后仍有必要對井壁的工作狀況進行長期的監(jiān)測。
[0003]與其它領域的監(jiān)測技術相比，實施井壁監(jiān)測面臨著一些特殊的困難。
[0004]1)不便引入供電線路，尤其在筑壁期間；
[0005]2)井壁內暴露的線纜不易保護，如因吊盤升降刮斷、放炮時沖擊受損等；
[0006]3)監(jiān)測終端安裝后，一旦吊盤落下或升起，就無法接近，而吊盤升降的作業(yè)成本很聞;
[0007]4)筑壁的作業(yè)周期時間較長，如建設一個600米的井筒，筑壁時間往往在一年以上，因此要求監(jiān)測終端能夠長時間地運行；
[0008]5)監(jiān)測終端應體積小、便于安裝、防水防潮、安全。
[0009]針對上述情況，有必要對監(jiān)測終端進行開發(fā)，使其具有電池供電、無線通訊、自動定時采集與記錄等功能。并利用一種便攜式無線采集裝置與無線監(jiān)測終端通訊，在吊桶或其它提升裝置的移動過程中，與多個無線監(jiān)測終端進行通訊，即時提取各無線監(jiān)測終端內所記錄的監(jiān)測信息，從而克服井壁監(jiān)測所面臨的困難。這一手段可稱之為便攜式無線采集技術。
[0010]中國專利ZL201410100335.0公開了一種立井井壁變形分布式光纖檢測方法，將傳感光纖按檢測路線鋪設在井壁混凝土表面，用粘結劑進行打底和封槽，使傳感光纖與井壁混凝土同步協(xié)調變形，當立井井壁受凍結壓力、含水層水壓力及注漿壓力等壓力作用而發(fā)生變形時，測試立井受外界壓力作用下井壁軸向和環(huán)向應變值。分布式光纖傳感技術為通過整個光纖長度上對沿光纖幾何路徑分布的變化量進行連續(xù)測量，得到后向布里淵散射光頻率的漂移量，分析光纖周圍應變的分布變化。根據(jù)立井井壁變形前后的應變值變化，探測井壁變形的損傷識別，實現(xiàn)對立井井壁檢測的目的。該方法具有分布式、精度高、安裝簡便及成本低廉等特點，可適用于各種施工工藝下立井井壁的變形檢測。但該測量法不適用于長時間經(jīng)常性的測量。


【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明目的在于，克服現(xiàn)有技術中的缺陷，降低監(jiān)測終端的功耗，使其憑借有限的電池容量完成整個筑壁期間乃至更長時間的監(jiān)測任務。
[0012]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是:提供一種井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括設置在井壁上的若干個無線監(jiān)測終端裝置和便攜式無線采集裝置，每個所述無線監(jiān)測終端裝置包括與第一單片機最小系統(tǒng)連接的第一無線通訊組件、實時時鐘模塊、第一電池供電模塊、監(jiān)測驅動模塊和外接傳感器，便攜式無線采集裝置包括與第二單片機最小系統(tǒng)連接的第二無線通訊組件、存儲器模塊、第二電池供電模塊與鍵盤液晶顯示模塊。
[0013]一種采用上述井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)的檢測方法，所述檢測方法包括如下步驟:
[0014]步驟1，無線監(jiān)測終端在實時時鐘模塊的控制下，定時喚醒第一單片機最小系統(tǒng)，當定時監(jiān)測時間間隔到時，建立監(jiān)測狀態(tài)標志并進入監(jiān)測狀態(tài)；
[0015]步驟2，在監(jiān)測狀態(tài)下，通過監(jiān)測驅動模塊和外接傳感器監(jiān)測并記錄井壁參數(shù)；
[0016]步驟3，完成監(jiān)測任務后，通過軟件控制使第一單片機最小系統(tǒng)進入休眠狀態(tài)以降低其功耗。
[0017]一種采用上述井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)的通訊方法，所述通訊方法包括如下步驟:
[0018]步驟1，無線監(jiān)測終端在實時時鐘模塊的控制下，當達到通訊喚醒時間時，建立喚醒標志，從而進入通訊喚醒狀態(tài)；
[0019]步驟2，在喚醒狀態(tài)下，無線監(jiān)測終端每當I秒定時時間到即啟動無線通訊組件，并使無線通訊組件進入無線發(fā)送模式，然后通過無線通訊組件發(fā)出一次短促的呼叫信息，利用CSMA/CD機制檢測是否收到便攜式無線采集裝置的應答信息，如未收到應答信息，則立即關閉無線通訊組件，進而使第一單片機最小系統(tǒng)進入休眠狀態(tài)，直到下一秒定時時間到時重復這一過程；
[0020]步驟3，當便攜式無線采集裝置移動至有效通訊距離之內時，將會捕捉到無線監(jiān)測終端發(fā)出的呼叫信息并立即予以應答；無線監(jiān)測終端收到這一應答信息后，即轉入無線接收模式，以接收便攜式無線采集裝置發(fā)出數(shù)據(jù)采集命令；
[0021 ] 如果無線監(jiān)測終端收到便攜式無線采集裝置發(fā)出的數(shù)據(jù)采集命令，首先對命令進行解析，檢查是否需要更新定時工作參數(shù)與喚醒時間間隔參數(shù)，如有需要則對其進行更新，從而使無線監(jiān)測裝置按新的工作參數(shù)運行；然后無線監(jiān)測終端將轉為發(fā)送方式，并將其所記錄的全部采集信息通過第一無線通訊模塊發(fā)出；
[0022]步驟4，無線監(jiān)測終端信息發(fā)送完成后，將清除喚醒標志，關閉第一無線通訊組件，并進而使第一單片機最小系統(tǒng)進入休眠狀態(tài)，直至下一個喚醒時刻的到來。
[0023]優(yōu)選的技術方案是，所述第一無線通訊組件與第二無線通訊組件均為CSMA/⑶通訊機制。
[0024]優(yōu)選的技術方案還有，所述步驟I中喚醒的時間設置，當喚醒時刻未到時，第一無線通訊組件關閉；當喚醒時刻到來時，第一無線通訊組件只是以I秒為周期間歇工作，其工作時間控制在幾十毫秒內；當便攜式無線采集裝置在井筒內隨提升裝置移動時，第一無線通訊組件以每秒I次的呼叫方式，第二無線通訊組件在有效通訊距離內完成數(shù)據(jù)采集過程和/或發(fā)出的命令更新無線監(jiān)測終端的定時工作參數(shù)。
[0025]優(yōu)選的技術方案還有，所述監(jiān)測終端的運行狀態(tài)包括監(jiān)測狀態(tài)、通訊喚醒狀態(tài)、通訊關閉狀態(tài)和休眠狀態(tài)。
[0026]優(yōu)選的技術方案還有，所述監(jiān)測狀態(tài)為由第一單片機最小系統(tǒng)查詢到監(jiān)測標志后即可進入監(jiān)測狀態(tài)，在此狀態(tài)下，無線監(jiān)測終端對所連接的外接傳感器執(zhí)行監(jiān)測任務，并將外接傳感器采集的信息存入內部存貯區(qū)域，信息存儲后，即清除監(jiān)測標志，退出監(jiān)測狀態(tài)。
[0027]優(yōu)選的技術方案還有，所述通訊喚醒狀態(tài)為，第一單片機最小系統(tǒng)查詢到通訊喚醒標志后打開第一無線通訊組件即進入通訊喚醒狀態(tài)，在此狀態(tài)下，第一無線通訊組件間歇發(fā)出呼叫信息，當與有效通訊范圍內的便攜式無線采集裝置建立通訊連接后，即按照協(xié)議約定執(zhí)行，或進行相關參數(shù)的設置，或將存貯的外接傳感器采集信息發(fā)送給第二無線通訊組件，或二者兼而有之，任務完成后，即清除通訊喚醒標志，退出通訊喚醒狀態(tài)，通訊任務在0.1毫秒?幾十毫秒內完成。
[0028]優(yōu)選的技術方案還有，所述通訊關閉狀態(tài)為，無線監(jiān)測終端的第一單片機最小系統(tǒng)統(tǒng)查詢不到通訊喚醒標志時即不打開第一無線通訊組件，此時處于通訊關閉狀態(tài)。
[0029]優(yōu)選的技術方案還有，所述有效通訊范圍在80米內，所述休眠狀態(tài)為，由于無線監(jiān)測終端的間歇工作方式，其絕大部分時間將會處于休眠狀態(tài)，只有實時時鐘部件在工作。
[0030]本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是，井壁無線監(jiān)測終端的低功耗無線通訊裝置解決了降低監(jiān)測終端的功耗問題，使其憑借有限的電池容量完成整個筑壁期間乃至更長時間的監(jiān)測。監(jiān)測終端的功耗按任務可分為二個方面，一是在執(zhí)行監(jiān)測任務時產生的功耗，監(jiān)測任務通常是以自動定時的方式啟動，從而以間歇式工作降低功耗，功耗的大小與所接外接傳感器的物理性能相關。二是在監(jiān)測終端處于通訊狀態(tài)時產生的功耗，該系統(tǒng)以ZigBee (是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)國際標準規(guī)定，ZigBee技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術)無線通訊技術為例，其有效通訊距離最遠約80米，無論監(jiān)測終端處于接收狀態(tài)還是發(fā)送狀態(tài)都會產生一定的功耗，從而影響無線監(jiān)測終端的長期有效工作。
[0031]井壁無線監(jiān)測終端的低功耗無線通訊裝置的檢測方法的有益效果在于:
[0032]1、用于低功耗的無線監(jiān)測終端，以定時方式進行監(jiān)測，并可將監(jiān)測信息記錄至內部存貯區(qū)域；
[0033]2、對無線通訊組件設置了喚醒時間控制，只有當喚醒時刻到來時，才可以啟動無線通訊模塊；
[0034]3、當喚醒時刻到來時，無線監(jiān)測終端控制無線通訊組件每秒產生I次呼叫信息，等待便攜式無線采集裝置的應答；
[0035]4、當攜式無線采集裝置應答后，可在短時間內(幾十ms內，隨信息量變化)完成通訊，并使無線監(jiān)測終端關閉無線通訊模塊，直至下一個喚醒時刻的到來；
[0036]5、喚醒時間間隔及監(jiān)測定時間隔可由便攜式無線采集裝置在數(shù)據(jù)采集時加以設定;
[0037]6、無線監(jiān)測終端的無線通訊組件具有CSMA/CD通訊機制，當井壁中安裝多個無線監(jiān)測終端時，不致因沖突而影響與便攜式無線采集裝置間的通訊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)中無線監(jiān)測終端構成結構示意圖；
[0039]圖2為本發(fā)明系統(tǒng)中便攜式無線采集裝置構成示意圖；
[0040]圖3為本發(fā)明系統(tǒng)中實時時鐘終端服務流程示意圖；
[0041]圖4為本發(fā)明系統(tǒng)中監(jiān)測終端的軟件控制流程示意圖；
[0042]圖5為本發(fā)明系統(tǒng)中便攜式無線采集裝置的軟件控制流程示意圖。
[0043]圖中:11_第一單片機最小系統(tǒng)，12-第一無線通訊組件，13-實時時鐘模塊，14-第一電池供電模塊，15-監(jiān)測驅動模塊，16-外接傳感器，21-第二單片機最小系統(tǒng)，22-第二無線通訊組件，23-存儲器模塊，24-第二電池供電模塊，25-鍵盤液晶顯示模塊。

【具體實施方式】
[0044]如圖1、2所示，本發(fā)明是一種井壁無線監(jiān)測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括設置在井壁上的若干個無線監(jiān)測終端裝置和便攜式無線采集裝置，每個所述無線監(jiān)測終端裝置包括與第一單片機最小系統(tǒng)11連接的第一無線通訊模塊組件12、實時時鐘模塊13、第一電池供電模塊14、監(jiān)測驅動模塊15和外接傳感器16，便攜式無線采集裝置包括與第二單片機最小系統(tǒng)21連接的第二無線通訊組件22、存儲器模塊23、第二電池供電模塊24與鍵盤液晶顯示模塊25。
[0045]本發(fā)明還提供了一種采用上所述井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)的檢測方法，所述檢測方法包括如下步驟:
[0046]步驟1，無線監(jiān)測終端在實時時鐘模塊13的控制下，以定時喚醒第一單片機最小系統(tǒng)11的方式，通過監(jiān)測驅動模塊15和外接傳感器16監(jiān)測并記錄井壁參數(shù)；
[0047]步驟2，待到設定時間第一單片機最小系統(tǒng)11被喚醒后，第一無線通訊組件12每1秒鐘發(fā)出一次短促的呼叫信息；
[0048]步驟3，當便攜式無線采集裝置移動至有效通訊距離之內時，將會捕捉到第一無線通訊組件12發(fā)出的呼叫信息并立即予以應答，并由第二無線通訊組件22發(fā)出數(shù)據(jù)采集命令，讀出無線監(jiān)測終端的全部記錄信息，并通過第二無線通訊組件22發(fā)出的命令更新無線監(jiān)測終端的定時工作參數(shù)與喚醒時間間隔參數(shù)；
[0049]步驟4，第一無線通訊組件12與第二無線通訊組件22之間的信息傳輸完成后，無線監(jiān)測終端將關閉第一無線通訊組件12，直至下一個喚醒時刻的到來。
[0050]本發(fā)明優(yōu)選的技術方案是，所述第一無線通訊組件12與第二無線通訊組件22均CSMA/CD通訊機制。
[0051]本發(fā)明優(yōu)選的實施方案還有，所述步驟1中喚醒的時間設計，當喚醒時刻未到時，第一無線通訊組件12關閉；當喚醒時刻到來時，第一無線通訊組件12只是以1秒為周期間歇工作，其工作時間控制在幾十毫秒內；當便攜式無線采集裝置在井筒內隨提升裝置移動時，第一無線通訊組件12以每秒1次的呼叫方式，第二無線通訊組件22在有效通訊距離內完成數(shù)據(jù)采集過程和/或發(fā)出的命令更新無線監(jiān)測終端的定時工作參數(shù)。
[0052]本發(fā)明優(yōu)選的實施方案還有，所述監(jiān)測終端的運行狀態(tài)包括監(jiān)測狀態(tài)、通訊喚醒狀態(tài)、通訊關閉狀態(tài)和休眠狀態(tài)。
[0053]本發(fā)明優(yōu)選的實施方案還有，所述監(jiān)測狀態(tài)為由第一單片機最小系統(tǒng)11查詢到監(jiān)測標志后即可進入監(jiān)測狀態(tài)，在此狀態(tài)下，無線監(jiān)測終端對所連接的外接傳感器16執(zhí)行監(jiān)測任務，并將外接傳感器16采集的信息存入內部存貯區(qū)域，信息存儲后，即清除監(jiān)測標志，退出監(jiān)測狀態(tài)。
[0054]本發(fā)明優(yōu)選的實施方案還有，所述通訊喚醒狀態(tài)為，第一單片機最小系統(tǒng)11查詢到通訊喚醒標志后打開第一無線通訊模塊12即進入通訊喚醒狀態(tài)，在此狀態(tài)下，第一無線通訊模塊12間歇發(fā)出呼叫信息，當與有效通訊范圍內的便攜式無線采集裝置建立通訊連接后，即按照協(xié)議約定執(zhí)行，或進行相關參數(shù)的設置，或將存貯的外接傳感器16采集信息發(fā)送給第二無線通訊組件22，或二者兼而有之，任務完成后，即清除通訊喚醒標志，退出通訊喚醒狀態(tài)，通訊任務在0.1毫秒?幾十毫秒內完成。
[0055]本發(fā)明優(yōu)選的實施方案還有，所述通訊關閉狀態(tài)為，無線監(jiān)測終端的第一單片機最小系統(tǒng)11查詢不到通訊喚醒標志時即不打開第一無線通訊組件12，此時處于通訊關閉狀態(tài)。
[0056]本發(fā)明優(yōu)選的實施方案還有，所述有效通訊范圍在80米內，所述休眠狀態(tài)為，由于無線監(jiān)測終端的間歇工作方式，其絕大部分時間將會處于休眠狀態(tài)，只有實時時鐘模塊13在工作。
[0057]實施例
[0058]本發(fā)明是一種井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)，該系統(tǒng)由無線監(jiān)測終端與便攜式無線采集裝置的構成。
[0059]如圖1所示，無線監(jiān)測終端是一種基于單片機設計的硬件、軟件結合裝置，其中包括:第一單片機最小系統(tǒng)11、第一無線通訊組件12、(RTC)實時時鐘模13、第一電池供電模塊14、監(jiān)測驅動模塊15、外接傳感器16 ;其中電池供電模塊14為無線監(jiān)測終端的其它模塊供電，第一單片機最小系統(tǒng)11執(zhí)行監(jiān)測與通訊軟件實現(xiàn)無線監(jiān)測終端的各項功能，第一無線通訊組件12用于與便攜式無線采集裝置間的數(shù)據(jù)通訊；監(jiān)測驅動模塊15用于實現(xiàn)對外接傳感器16的監(jiān)測；實時時鐘模塊13用于產生一個秒時鐘中斷。
[0060]如圖2所示，便攜式無線采集裝置為一種基于嵌入式計算機的硬件、軟件設置，其中第二單片機最小系統(tǒng)21、第二無線通訊組件22、存貯器模塊23、第二電池供電模塊24、鍵盤顯示模塊25。其中電池供電模塊24為便攜式無線采集裝置的其它模塊供電，第二單片機最小系統(tǒng)21執(zhí)行管理與通訊軟件實現(xiàn)便攜式無線采集裝置的各項功能，第二無線通訊組件22用于與監(jiān)測終端間的數(shù)據(jù)通訊；存貯器模塊23用于對所采集的監(jiān)測信息的存貯；鍵盤液晶顯示模塊25提供采集裝置的人機接口界面，通過此模塊設置各監(jiān)測終端的計時工作參數(shù)并啟動數(shù)據(jù)的采集過程。
[0061]一、監(jiān)測終端的運行狀態(tài)設置，監(jiān)測終端在運行過程中會處于以下幾種狀態(tài)之
[0062]I)監(jiān)測狀態(tài):無線監(jiān)測終端在實時時鐘模塊的控制下，定時喚醒第一單片機最小系統(tǒng)11，當定時監(jiān)測時間間隔到時，建立監(jiān)測狀態(tài)標志。第一單片機最小系統(tǒng)11查詢到監(jiān)測標志后即可進入監(jiān)測狀態(tài)，在此狀態(tài)下，監(jiān)測終端對外接傳感器16執(zhí)行監(jiān)測任務，并將監(jiān)測信息存入內部存貯區(qū)域，任務完成好，即清除監(jiān)測標志，退出監(jiān)測狀態(tài)。
[0063]2)通訊喚醒狀態(tài):第一單片機最小系統(tǒng)11統(tǒng)查詢到通訊喚醒標志后打開第一無線通訊組件12即進入通訊喚醒狀態(tài)，在此狀態(tài)下，監(jiān)測終端間歇發(fā)出呼叫信息，當與有效通訊范圍內的便攜式無線采集裝置建立通訊連接后，即按照協(xié)議約定執(zhí)行，或進行相關參數(shù)的設置，或將存貯的監(jiān)測信息發(fā)送給采集裝置，或二者兼而有之，任務完成后，即清除通訊喚醒標志，退出通訊喚醒狀態(tài)。通訊任務可在0.1ms?幾十ms內完成。
[0064]3)通訊關閉狀態(tài):第一單片機最小系統(tǒng)11查詢不到通訊喚醒標志時即不打開第一無線通訊組件，從而處于通訊關閉狀態(tài)，可以大幅降低監(jiān)測終端的功耗。
[0065]4)休眠狀態(tài):由于監(jiān)測終端的間歇工作方式，其絕大部分時間將會處于休眠狀態(tài)，只有實時時鐘模塊13在工作，其功耗往往在幾十微安級。
[0066]二、監(jiān)測終端的計時單元設計與管理:
[0067]I)定時監(jiān)測計時單元，用于監(jiān)測終端的定時監(jiān)測管理，只有該計時時間到時，才會執(zhí)行對外接傳感器16的監(jiān)測工作。
[0068]2)通訊喚醒計時單元，用于監(jiān)測終端中第一無線通訊組件12的計時管理，只有該計時時間到時，才會打開第一無線通訊組件12進行與便攜式采集儀的間歇通訊，否則第一無線通訊組件12將處于關閉狀態(tài)。
[0069]3)秒時鐘管理，由監(jiān)測終端中的實時時鐘模塊13實現(xiàn)一個秒時鐘中斷。每當產生一次秒時鐘中斷，就將監(jiān)測終端從休眠狀態(tài)中喚醒。在中斷服務程序中即對相關的計時單元進行計時更新，當達到定時監(jiān)測計時設定值時，置位允許監(jiān)測標志；當達到通訊喚醒計時設定值時，置位允許通訊喚醒標志。詳見圖3。
[0070]三、監(jiān)測終端的軟件控制設計:
[0071]如圖4所示，軟件可分為初始化與主循環(huán)處理兩部分。
[0072]I)初始化部分，堆棧初始化、監(jiān)測端口驅動的初始化、實時時鐘模塊13的初始化:設置秒時鐘中斷。第一無線通訊組件的初始化:設定頻道、功率、地址，具有CSMA/⑶通訊機制。
[0073]2)主循環(huán)處理，首先使第一單片機最小系統(tǒng)11進入休眠狀態(tài)，使監(jiān)測終端的功耗降至最低；每經(jīng)過I秒時間，實時時鐘模塊13產生中斷，將第一單片機最小系統(tǒng)11從休眠狀態(tài)中喚醒；查詢是否有允許監(jiān)測標志，若有，需在I秒鐘內完成監(jiān)測任務，并將所獲取的監(jiān)測信息依次記錄至設定的存貯區(qū)域，并清除定時監(jiān)測標志。查詢是否有允許通訊喚醒標志，若有，打開第一無線通訊組件12并進入發(fā)送狀態(tài)，發(fā)出呼叫信息，利用CSMA/CD機制檢測是否收到便攜式無線采集裝置的應答信息，若沒有允許通訊喚醒標志，即關閉第一無線通訊組件并再次進入休眠狀態(tài)。
[0074]當收到便攜式無線采集裝置的應答信息時，無線監(jiān)測終端轉入接收方式，限時接收由便攜式無線采集裝置發(fā)出的數(shù)據(jù)采集命令。如在限定時限內(5ms)未收到采集命令，則關閉無線通訊模塊，并進而進入休眠狀態(tài)。如收到采集命令即轉入發(fā)送方式，將所記錄的監(jiān)測信息全部發(fā)送出去，發(fā)送完成后即清除允許無線通訊喚醒標志并關閉無線通訊組件。當數(shù)據(jù)采集命令中包含定時參數(shù)設置信息時，無線監(jiān)測終端可更新相應定時參數(shù)，完成數(shù)據(jù)采集與參數(shù)更新后清除無線通訊喚醒標志并關閉無線通訊組件。
[0075]四、便攜式無線采集裝置的軟件控制設計:
[0076]如圖5所示，軟件可分為初始化與主控處理兩部分。
[0077]I)初始化部分，堆棧初始化、存貯模塊接口初始化、鍵盤顯示模塊的初始化；第二無線通訊組件22的初始化:設定頻道、功率、地址，具有CSMA/⑶通訊機制。
[0078]2)主控處理，初始化后，在顯示模塊上顯示功能選擇界面，并可通過鍵盤進行功能選擇；
[0079]選擇功能1:設置參數(shù)，將進一步通過鍵盤顯示模塊選擇要設置的終端，然后調用該終端原有的設置參數(shù)，并在此基礎上進行修改，修改結束后按退出鍵返回功能選擇界面。
[0080]選擇功能2:啟動采集，檢查各終端設置參數(shù)是否發(fā)生改變，對未發(fā)生變更的終端建立命令1，對發(fā)生變更的終端建立命令2，然后打開第二無線通訊組件，并進入接收應答模式。
[0081]在接收應答模式下，如果收到某一終端的呼叫信息，應自動發(fā)回應答信息，然后轉入發(fā)送方式，對該終端發(fā)出數(shù)據(jù)采集命令。命令發(fā)送后再轉入接收模式，然后接收該終端所記錄的全部監(jiān)測信息，接收完成后將監(jiān)測信息存至存貯模塊，而監(jiān)測終端同時也關閉無線通訊模塊，從而完成這一終端的監(jiān)測信息采集過程，此后，便攜式無線采集裝置繼續(xù)返回到接收應答模式，進入其它終端的無線數(shù)據(jù)采集過程。
[0082]在監(jiān)聽呼叫信息的過程中，可插入鍵盤查詢工作，當按下退出鍵時將使主控程序返回功能選擇界面。
[0083]本發(fā)明不限于上述實施方式，本領域技術人員所做出的對上述實施方式任何顯而易見的改進或變更，都不會超出本發(fā)明的構思和所附權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括設置在井壁上的若干個無線監(jiān)測終端裝置和便攜式無線采集裝置，每個所述無線監(jiān)測終端裝置包括與第一單片機最小系統(tǒng)連接的第一無線通訊組件、實時時鐘模塊、第一電池供電模塊、監(jiān)測驅動模塊和外接傳感器，便攜式無線采集裝置包括與第二單片機最小系統(tǒng)連接的第二無線通訊組件、存儲器模塊、第二電池供電模塊與鍵盤液晶顯示模塊。
2.一種采用權利1所述井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，所述檢測方法包括如下步驟: 步驟1，無線監(jiān)測終端在實時時鐘模塊的控制下，定時喚醒第一單片機最小系統(tǒng)，當定時監(jiān)測時間間隔到時，建立監(jiān)測狀態(tài)標志并進入監(jiān)測狀態(tài)； 步驟2，在監(jiān)測狀態(tài)下，通過監(jiān)測驅動模塊和外接傳感器監(jiān)測并記錄井壁參數(shù)； 步驟3，完成監(jiān)測任務后，通過軟件控制使第一單片機最小系統(tǒng)進入休眠狀態(tài)以降低其功耗。
3.一種采用權利1所述井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)的通訊方法，其特征在于，所述通訊方法包括如下步驟: 步驟1，無線監(jiān)測終端在實時時鐘模塊的控制下，當達到通訊喚醒時間時，建立喚醒標志，從而進入通訊喚醒狀態(tài)； 步驟2，在喚醒狀態(tài)下，無線監(jiān)測終端每當1秒定時時間到即啟動無線通訊組件，并使無線通訊組件進入無線發(fā)送模式，然后通過無線通訊組件發(fā)出一次短促的呼叫信息，利用08^/00機制檢測是否收到便攜式無線采集裝置的應答信息，如未收到應答信息，則立即關閉無線通訊組件，進而使第一單片機最小系統(tǒng)進入休眠狀態(tài)，直到下一秒定時時間到時重復這一過程； 步驟3，當便攜式無線采集裝置移動至有效通訊距離之內時，將會捕捉到無線監(jiān)測終端發(fā)出的呼叫信息并立即予以應答；無線監(jiān)測終端收到這一應答信息后，即轉入無線接收模式，以接收便攜式無線采集裝置發(fā)出數(shù)據(jù)采集命令； 如果無線監(jiān)測終端收到便攜式無線采集裝置發(fā)出的數(shù)據(jù)采集命令，首先對命令進行解析，檢查是否需要更新定時工作參數(shù)與喚醒時間間隔參數(shù)，如有需要則對其進行更新，從而使無線監(jiān)測裝置按新的工作參數(shù)運行；然后無線監(jiān)測終端將轉為發(fā)送方式，并將其所記錄的全部采集信息通過第一無線通訊模塊發(fā)出； 步驟4，無線監(jiān)測終端信息發(fā)送完成后，將清除喚醒標志，關閉第一無線通訊組件，并進而使第一單片機最小系統(tǒng)進入休眠狀態(tài)，直至下一個喚醒時刻的到來。
4.如權利要求3所述井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)的通訊方法，其特征在于，所述第一無線通訊組件與第二無線通訊組件均為(:3嫩/⑶通訊機制。
5.如權利要求3所述井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)的通訊方法，其特征在于，所述步驟1中喚醒的時間設置，當喚醒時刻未到時，第一無線通訊組件關閉；當喚醒時刻到來時，第一無線通訊組件只是以1秒為周期間歇工作，其工作時間控制在幾十毫秒內；當便攜式無線采集裝置在井筒內隨提升裝置移動時，第一無線通訊組件以每秒1次的呼叫方式，第二無線通訊組件在有效通訊距離內完成數(shù)據(jù)采集過程和/或發(fā)出的命令更新無線監(jiān)測終端的定時工作參數(shù)。
6.如權利要求3所述井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)的檢測通訊方法，其特征在于，所述監(jiān)測終端的運行狀態(tài)包括監(jiān)測狀態(tài)、通訊喚醒狀態(tài)、通訊關閉狀態(tài)和休眠狀態(tài)。
7.如權利要求6所述井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)的檢測通訊方法，其特征在于，所述監(jiān)測狀態(tài)為由第一單片機最小系統(tǒng)查詢到監(jiān)測標志后即可進入監(jiān)測狀態(tài)，在此狀態(tài)下，無線監(jiān)測終端對所連接的外接傳感器執(zhí)行監(jiān)測任務，并將外接傳感器采集的信息存入內部存貯區(qū)域，信息存儲后，即清除監(jiān)測標志，退出監(jiān)測狀態(tài)。
8.如權利要求6所述井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)的檢測通訊方法，其特征在于，所述通訊喚醒狀態(tài)為，第一單片機最小系統(tǒng)查詢到通訊喚醒標志后打開第一無線通訊組件即進入通訊喚醒狀態(tài)，在此狀態(tài)下，第一無線通訊組件間歇發(fā)出呼叫信息，當與有效通訊范圍內的便攜式無線采集裝置建立通訊連接后，即按照協(xié)議約定執(zhí)行，或進行相關參數(shù)的設置，或將存貯的外接傳感器采集信息發(fā)送給第二無線通訊組件，或二者兼而有之，任務完成后，即清除通訊喚醒標志，退出通訊喚醒狀態(tài)，通訊任務在0.1毫秒?幾十毫秒內完成。
9.如權利要求6所述井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)的檢測通訊方法，其特征在于，所述通訊關閉狀態(tài)為，無線監(jiān)測終端的第一單片機最小系統(tǒng)統(tǒng)查詢不到通訊喚醒標志時即不打開第一無線通訊組件，此時處于通訊關閉狀態(tài)。
10.如權利要求8所述井壁檢測終端的低功耗無線通訊系統(tǒng)的檢測通訊方法，其特征在于，所述有效通訊范圍在80米內，所述休眠狀態(tài)為，由于無線監(jiān)測終端的間歇工作方式，其絕大部分時間將會處于休眠狀態(tài)，只有實時時鐘部件在工作。
【文檔編號】H04W52/02GK104378810SQ201410637352
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權日:2014年11月5日
【發(fā)明者】翟延忠, 李功洲, 陳鐳, 李巧玲 申請人:翟延忠, 李功洲, 陳鐳