專利名稱：一種無線傳感器節(jié)點及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及采用無線技術(shù)對設(shè)備進行診斷的技術(shù)，特別涉及一種無線傳感器節(jié)點及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于設(shè)備狀態(tài)信息的采集和對設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控，例如，可以對高速功率的諸如車輛數(shù)量或車輛速度等信息進行采集，以其智能化及網(wǎng)絡(luò)化的特點滲透到電力和物流等各個行業(yè)，是未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要方向。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的擴展，特別是在工業(yè)設(shè)備診斷、建筑物結(jié)構(gòu)檢測以及大型基礎(chǔ)設(shè)施檢測等領(lǐng)域，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的需求也越來越大，因而對具有采集設(shè)備的振動信號功能的無線傳感器節(jié)點的需求也越來越高。圖I為現(xiàn)有技術(shù)提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖，包括多個無線傳感器節(jié)點、 網(wǎng)關(guān)節(jié)點及服務(wù)器組成，其中，無線傳感器節(jié)點，具有多個，用于分別采集設(shè)備的振動信號，并得出設(shè)備的特征值，發(fā)送給所屬的網(wǎng)關(guān)節(jié)點；網(wǎng)關(guān)節(jié)點，用于接收所管轄的無線傳感器節(jié)點發(fā)送的設(shè)備的特征值，轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器；服務(wù)器，用于接收網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送的設(shè)備的特征值，根據(jù)設(shè)備的特征值診斷設(shè)備。設(shè)備的振動信號為一種快速信號，采樣頻率高及數(shù)據(jù)量大，對于基于美國電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)802. 15. 4標準的無線傳感器節(jié)點，其功率和通信速率都不能滿足應(yīng)用的需求。例如，IEEE802. 15. 4的數(shù)據(jù)傳輸速率為250每秒千字節(jié)(kbps)，在對較大規(guī)模系統(tǒng)采集設(shè)備的振動信號并傳輸時，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)容量就會無法滿足需求。在無線傳感器節(jié)點采集設(shè)備的振動信號時都是采用周期采樣后，計算振動信號的特征值，將設(shè)備的特征值傳輸?shù)姆椒?，設(shè)備的特征值所包含的設(shè)備分析信息量很少，不利于設(shè)備狀態(tài)的判斷。但是，如果將振動信號值，也就是振動波形的原始數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點傳輸給服務(wù)器，可以利于設(shè)備狀態(tài)的判斷，但由于傳輸數(shù)據(jù)量大，對無線傳感器節(jié)點的功耗和傳輸速率的需求就會提高。這就造成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在實現(xiàn)設(shè)備檢測并進行設(shè)備狀態(tài)判斷的矛盾。目前，有幾種具體的采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)設(shè)備檢測并進行設(shè)備狀態(tài)判斷的方案。方案一，
公開日為2011年08月11日公開的，公開號為“CN102147612A”，發(fā)明名稱為“一種基于32位微處理器的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”的專利提出了一種基于32 位微處理器的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由上位機和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含協(xié)調(diào)節(jié)點、路由節(jié)點和傳感器節(jié)點，節(jié)點中處理器模塊采用32位微處理器，以提高處理速度和效率，避免8位和16位微處理器在多中斷時出現(xiàn)時的沖突和數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。[0012]方案一為了保證無線傳感器節(jié)點在傳輸數(shù)據(jù)量的穩(wěn)定性，對無線傳感器節(jié)點的處理器性能進行提高，但是對無線傳感器節(jié)點的功耗和傳輸速率卻沒有改進。方案二，
公開日為2008年8月6日公開的，申請?zhí)枮椤?00810100918”的專利申請， 提出了一種工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障在線檢測方法，傳感器節(jié)點在多個時間點采集傳感數(shù)據(jù)，并將傳感數(shù)據(jù)上傳給網(wǎng)絡(luò)控制管理系統(tǒng)，系統(tǒng)對傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定度和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定度之間差異值進行計算，根據(jù)可信度的值初次判斷所述傳感器節(jié)點是否可疑 基于初次判斷的結(jié)果和可信度序列，網(wǎng)絡(luò)控制管理系統(tǒng)進行可疑的傳感器節(jié)點的不確定狀態(tài)分布密度的計算，并根據(jù)可疑的傳感器節(jié)點的計算的不確定狀態(tài)的分布規(guī)律來最終判斷傳感器節(jié)點的故障。方案二是通過判斷傳感器節(jié)點的故障來保證傳感器在傳輸數(shù)據(jù)量過程中的穩(wěn)定性，但是對無線傳感器節(jié)點的功耗和傳輸速率卻沒有改進。方案三，
公開日為2008年7月30日，申請?zhí)枮?00810100918的名稱的專利申請，
提出了一種實現(xiàn)同步采集的方法、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及同步裝置，無線傳感器網(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)送到各無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，各無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點開始傳輸或存儲有效數(shù)據(jù)，所述有效數(shù)據(jù)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收到觸發(fā)消息之后所采集的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在同一時刻采集數(shù)據(jù)。方案三只是公開了無線傳感器節(jié)點同步數(shù)據(jù)采集的裝置，但是對無線傳感器節(jié)點的功耗和傳輸速率卻沒有改進。方案四，
公開日為2007年11月14日，申請?zhí)枮?00710039461的專利申請，提出
了一種體域無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其信息采集傳輸方法，采用傳感器節(jié)點的分布式自適應(yīng)能耗優(yōu)化機制，通過對通信系統(tǒng)參數(shù)進行動態(tài)調(diào)整，降低能耗，提高網(wǎng)絡(luò)性能，實現(xiàn)在共享人體域無線傳輸信道下的多種生理信號的傳輸。方案四只是公開了通過對通信系統(tǒng)參數(shù)的動態(tài)調(diào)整降低能耗，但是對無線傳輸器節(jié)點的傳輸速率卻沒有改進。綜上，現(xiàn)有的四個方案雖然采用了不同的方式實現(xiàn)了采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對設(shè)備進行檢測并判斷設(shè)備狀態(tài)，但是都無法解決在保證準確設(shè)備診斷的前提下，降低功耗，提高傳輸效率和靈活性。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型提供一種無線傳感器節(jié)點，該無線傳感器節(jié)點能夠在保證準確診斷設(shè)備狀態(tài)的基礎(chǔ)上，有效地降低功耗及提高傳輸效率。本實用新型還提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠在保證準確診斷設(shè)備狀態(tài)的基礎(chǔ)上，有效地降低功耗及提高傳輸效率。根據(jù)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種無線傳感器節(jié)點，包括振動傳感模塊、調(diào)理電路、模數(shù)AD模塊、嵌入式處理器、射頻通信物理層模塊、存儲器及電池，其中，振動傳感模塊，用于采集設(shè)備振動信號，將所采集的設(shè)備振動信號發(fā)送給調(diào)理電路；[0025]調(diào)理電路，用于對振動傳感模塊發(fā)送的設(shè)備振動信號調(diào)理后，得到設(shè)備振動波形， 發(fā)送給AD模塊；AD模塊，用于對設(shè)備振動波形模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值，發(fā)送給嵌入式處理器；嵌入式處理器，用于當無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為星形結(jié)構(gòu)且振動波形傳輸時，將設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送給射頻通信物理層模塊和存儲器；當無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為簇形結(jié)構(gòu)時，根據(jù)設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值計算得到特征值，將所得到的特征值或超過特征值閾值的振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送給射頻通信物理層模塊和存儲器；射頻通信物理層模塊，用于將從嵌入式處理器或存儲器接收的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值發(fā)送出去；存儲器，用于存儲設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值；電池，用于對嵌入式處理器進行供電。所述存儲器，還用于當發(fā)送設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值失敗時，存儲設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值；在后續(xù)采樣周期內(nèi)，判斷射頻通信恢復正常，將存儲器存儲的振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值再發(fā)送出去。所述嵌入式處理器，還用于確定計算得到的特征值是否大于設(shè)定的特征值閾值， 如果是，則將設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送給射頻通信物理層模決和存儲器；如果否，執(zhí)行將所得到的特征值發(fā)送給射頻通信物理層模塊和存儲器的過程。一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為星形結(jié)構(gòu)，用于振動波形的傳輸，多個無線傳感器節(jié)點無線連接一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點，多個網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過有線方式連接到服務(wù)器上，其中，無線傳感器節(jié)點，用于采集設(shè)備的振動信號，根據(jù)設(shè)備的振動信號得到設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值后，發(fā)送給所屬網(wǎng)關(guān)節(jié)點；網(wǎng)關(guān)節(jié)點，用于接收所管轄的無線傳感器節(jié)點發(fā)送的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值，轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器；服務(wù)器，用于接收網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值，根據(jù)設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值診斷設(shè)備。所述無線傳感器節(jié)點，還用于將發(fā)送失敗的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值進行存儲，當在后續(xù)采樣周期內(nèi)的振動波形的原始數(shù)據(jù)值傳輸成功時，將存儲的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為簇形結(jié)構(gòu)，用于特征值或者超過特征值閾值情況下的原始振動數(shù)據(jù)值傳輸，多個無線傳感器節(jié)點無線連接一個簇頭無線傳感器節(jié)點，多個簇頭無線傳感器節(jié)點連接一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點，多個網(wǎng)關(guān)節(jié)點再通過有線方式連接到服務(wù)器上，其中，無線傳感器節(jié)點，用于采集設(shè)備的振動信號，根據(jù)設(shè)備的振動信號得到設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值后，根據(jù)所得到的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值計算得到特征值后，將所得到的特征值或超過特征值閾值的振動波形的原始數(shù)據(jù)值，發(fā)送給簇頭無線傳感器節(jié)點；簇頭無線傳感器節(jié)點，用于接收無線傳感器節(jié)點發(fā)送的特征值或超過特征值閾值的振動波形的原始數(shù)據(jù)值，發(fā)送給所屬的網(wǎng)關(guān)節(jié)點；網(wǎng)關(guān)節(jié)點，用于接收所管轄的簇頭無線傳感器節(jié)點發(fā)送的特征值或超過特征值閾值的振動波形的原始數(shù)據(jù)值，轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器；服務(wù)器，用于接收網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送的特征值或超過特征值閾值的振動波形的原始數(shù)據(jù)值，診斷設(shè)備。所述無線傳感器節(jié)點，還用于將發(fā)送失敗的特征值存儲，當在后續(xù)采樣周期的特征值傳輸成功時，將存儲的特征值發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點。所述無線傳感器節(jié)點，還用于確定計算得到的特征值是否大于設(shè)定的特征值閾值，如果是，則將設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送并存儲；如果否，執(zhí)行將所得到的特征值發(fā)送并存儲的過程。從上述方案可以看出，本實用新型中的無線傳感器節(jié)點由振動傳感模塊、調(diào)理電路、模數(shù)(AD)模塊、嵌入式處理器、射頻通信物理層模塊、存儲器及電池組成，其中，振動傳感模塊將采集的設(shè)備振動信號發(fā)送給調(diào)理電路調(diào)理，經(jīng)過AD模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到振動波形的原始數(shù)據(jù)值。由嵌入式處理器進行處理當需要采集原始振動波形時，網(wǎng)絡(luò)采用星形結(jié)構(gòu)，通過射頻通信物理層模塊將得到振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點；當需要低功耗運行時，網(wǎng)絡(luò)采用簇形結(jié)構(gòu)，根據(jù)得到振動波形的原始數(shù)據(jù)值計算特征值，按照用戶預先設(shè)置的策略，或者將特征值通過射頻通信物理層模塊發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點，或者將特征值超過預先設(shè)定的閾值的原始波形通過射頻通信物理層模塊發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點。將所計算特征值或振動波形的原始數(shù)據(jù)值由嵌入式處理器存儲在存儲器中，電池用于給嵌入式處理器進行供電。這樣，本實用新型針對不同的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)振動采集需求，通過不同策略采集和傳輸表征設(shè)備狀態(tài)的信息值，從而在低功耗、信息完整性和網(wǎng)絡(luò)靈活性上達到優(yōu)化。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型提供的無線傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一示意圖；圖4為本實用新型提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二示意圖；圖5為本實用新型提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二在傳輸特征值方法實施例一流程圖；圖6為本實用新型提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二在傳輸特征值方法實施例二流程圖；圖7為本實用新型提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一在傳輸振動波形的原始數(shù)據(jù)值方法實施例流程圖；圖8為本實用新型提供的無線傳感器節(jié)點將所存儲的振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值發(fā)送的實施例流程圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本實用新型作進一步詳細說明。本實用新型為了在服務(wù)器準確確定設(shè)備狀態(tài)的基礎(chǔ)上，降低無線傳感器節(jié)點的功耗及提高數(shù)據(jù)傳輸效率，采用了如下方法當無線傳感器節(jié)點所處的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不同時，對所采集的設(shè)備振動進行進行不同處理，得到不同的數(shù)據(jù)值傳輸給服務(wù)器進行設(shè)備狀態(tài)的判定。本實用新型可以應(yīng)用在對高速公路的車輛信息進行采集，諸如車輛的單位數(shù)量信息信息或車輛的速度信息等進行采集，由無線傳感器進行采集。圖2為本實用新型提供的無線傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖，包括振動傳感模塊、調(diào)理電路、AD模塊、嵌入式處理器、射頻通信物理層模塊、存儲器及電池，其中，振動傳感模塊，用于采集設(shè)備振動信號，將所采集的設(shè)備振動信號發(fā)送給調(diào)理電路；調(diào)理電路，用于對振動傳感模塊發(fā)送的設(shè)備振動信號進行調(diào)理后，得到設(shè)備振動波形，發(fā)送給AD模塊；AD模塊，用于對經(jīng)過調(diào)理的模擬設(shè)備振動信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，得到設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值，發(fā)送給嵌入式處理器；嵌入式處理器，用于當無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為星形結(jié)構(gòu)且振動波形傳輸時，將設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送給射頻通信物理層模塊和存儲器；當無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為簇形結(jié)構(gòu)時，根據(jù)設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值計算得到特征值，將所得到的特征值或超過特征值閾值的振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送給射頻通信物理層模塊和存儲器；射頻通信物理層模塊，用于將從嵌入式處理器或存儲器接收的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值發(fā)送出去；存儲器，用于存儲設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值；電池，用于對嵌入式處理器進行供電。在該結(jié)構(gòu)中，射頻通信物理層模塊基于IEEE802. 15. 4協(xié)議，具有較低的功耗和 250kbps的傳輸速率，嵌入式處理器采用ARM結(jié)構(gòu)，其內(nèi)置的靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)存儲容量大于32千字節(jié)(KB)，便于處理大數(shù)據(jù)量的設(shè)備振動信號，存儲器采用閃存flash。在該結(jié)構(gòu)中，振動傳感模塊、調(diào)理電路及AD模塊根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境可以選擇不同類型。在該結(jié)構(gòu)中，所述存儲器，還用于當發(fā)送設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值失敗時，存儲設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值；在后續(xù)采樣周期內(nèi)的振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值傳輸成功時，將存儲器存儲的振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值發(fā)送出去。在該結(jié)構(gòu)中，所述嵌入式處理器，還用于確定計算得到的特征值是否大于設(shè)定的特征值閾值，如果是，則將設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送給射頻通信物理層模塊和存儲器；如果否，執(zhí)行將所得到的特征值發(fā)送給射頻通信物理層模塊和存儲器的過程。圖3為本實用新型提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一示意圖，該網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)為星形結(jié)構(gòu)，多個無線傳感器節(jié)點無線連接一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點，多個網(wǎng)關(guān)節(jié)點再通過有線方式連接到服務(wù)器上，具體地，無線傳感器節(jié)點，用于采集設(shè)備的振動信號，根據(jù)設(shè)備的振動信號得到設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值后，發(fā)送給所屬網(wǎng)關(guān)節(jié)點；網(wǎng)關(guān)節(jié)點，用于接收所管轄的無線傳感器節(jié)點發(fā)送的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值，轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器；[0074]服務(wù)器，用于接收網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值，根據(jù)設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值診斷設(shè)備。在該網(wǎng)絡(luò)中，無線傳感器節(jié)點，還用于將發(fā)送失敗的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值進行存儲，當在后續(xù)采樣周期的振動波形的原始數(shù)據(jù)值傳輸成功時，再將存儲的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點。采用星形拓撲結(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)傳輸范圍有限，但是不經(jīng)過轉(zhuǎn)發(fā)就可以將具體的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送給服務(wù)器，所以數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)延遲比較小。圖4為本實用新型提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二示意圖，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)為簇形結(jié)構(gòu)，多個無線傳感器節(jié)點無線連接一個簇頭無線傳感器節(jié)點，多個簇頭無線傳感器節(jié)點連接一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點，多個網(wǎng)關(guān)節(jié)點再通過有線方式連接到服務(wù)器上，具體地，無線傳感器節(jié)點，用于采集設(shè)備的振動信號，根據(jù)設(shè)備的振動信號得到特征值后， 將所得到的特征值或超過特征值閾值的振動波形的原始數(shù)據(jù)值，發(fā)送給簇頭無線傳感器節(jié)占.簇頭無線傳感器節(jié)點，用于接收無線傳感器節(jié)點發(fā)送的特征值或超過特征值閾值的振動波形的原始數(shù)據(jù)值，發(fā)送給所屬的網(wǎng)關(guān)節(jié)點；網(wǎng)關(guān)節(jié)點，用于接收所管轄的簇頭無線傳感器節(jié)點發(fā)送的特征值或超過特征值閾值的振動波形的原始數(shù)據(jù)值，轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器；服務(wù)器，用于接收網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送的特征值或超過特征值閾值的振動波形的原始數(shù)據(jù)值，診斷設(shè)備。在該網(wǎng)絡(luò)中，無線傳感器節(jié)點，還用于將發(fā)送失敗的特征值進行存儲，當在后續(xù)采樣周期的特征值傳輸值或超過特征值閾值的振動波形的原始數(shù)據(jù)值傳輸成功時，再將存儲的特征值發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點。在該網(wǎng)絡(luò)中，所述無線傳感器節(jié)點，還用于確定計算得到的特征值是否大于設(shè)定的特征值閾值，如果是，則將設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送并存儲；如果否，執(zhí)行將所得到的特征值發(fā)送并存儲的過程。采用簇形拓撲結(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)傳輸范圍增大，需要經(jīng)過轉(zhuǎn)發(fā)將數(shù)據(jù)量比較小且反應(yīng)設(shè)備狀態(tài)的特征值發(fā)送給服務(wù)器，所以數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)延遲也不大。在該結(jié)構(gòu)中， 不同簇頭無線傳感器節(jié)點在發(fā)送特征值時還可以基于不同的無線頻點，減少不同簇頭無線傳感器節(jié)點之間的傳輸干擾。圖5為本實用新型提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二在傳輸特征值方法實施例一流程圖，其具體步驟為步驟501、無線傳感器節(jié)點采集設(shè)備的振動信號，根據(jù)設(shè)備的振動信號得到特征值；在該步驟中，特征值為根據(jù)設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值計算得到的諸如平均值、 峰峰值及方差值等，計算方法為現(xiàn)有技術(shù)，這里不再贅述，設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值是根據(jù)所采集的設(shè)備的振動信號確定的；步驟502、無線傳感器節(jié)點將特征值進行存儲并將該特征值發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點上。在本步驟中，進行存儲是為了保證在無線傳感器節(jié)點傳輸該特征值失敗后，可以將所存儲的特征值提取出來再次發(fā)送。[0090]圖6為本實用新型提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二在傳輸特征值方法實施例二流程圖，其具體步驟為步驟601、無線傳感器節(jié)點采集設(shè)備的振動信號，根據(jù)設(shè)備的振動信號得到特征值；步驟602、無線傳感器節(jié)點判定計算得到的特征值是否大于設(shè)定的特征值閾值，如果是，執(zhí)行步驟603 ;如果否，執(zhí)行步驟604 ；在本步驟中，設(shè)定的特征值閾值為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)根據(jù)理論所設(shè)置的合理特征值閾值，在該閾值下，說明設(shè)備狀態(tài)正常，超過該閾值，則說明該設(shè)備可能有故障，需要對振動波形的原始數(shù)據(jù)進行分析；步驟603、無線傳感器節(jié)點將設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值進行存儲并發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點上；步驟604、無線傳感器節(jié)點將特征值進行存儲并將該特征值發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點上。圖7為本實用新型提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一在傳輸振動波形的原始數(shù)據(jù)值方法實施例流程圖，其具體步驟為步驟701、無線傳感器節(jié)點采集設(shè)備的振動信號，根據(jù)設(shè)備的振動信號得到振動波形的原始數(shù)據(jù)值；步驟702、無線傳感器節(jié)點將設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值進行存儲并發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點上。圖8為本實用新型提供的無線傳感器節(jié)點將所存儲的振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值發(fā)送的實施例流程圖，其具體步驟為步驟801、無線傳感器節(jié)點將得到的將得到的振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點；步驟802、無線傳感器節(jié)點判斷傳送是否失敗，如果是，執(zhí)行步驟803 ;如果否，執(zhí)行步驟804 ；步驟803、無線傳感器節(jié)點將得到的振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值進行存儲，用于發(fā)送后續(xù)采樣周期的振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值成功時，再將存儲的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點；步驟804、無線傳感器節(jié)點確定是否有新得到的振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值， 如果是，轉(zhuǎn)入步驟801繼續(xù)執(zhí)行；如果否，則執(zhí)行步驟805 ；步驟805、無線傳感器節(jié)點將所存儲的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點。在該實施例中，無線傳感器節(jié)點當數(shù)據(jù)傳輸失敗時，會不斷將數(shù)據(jù)進行存儲，直到發(fā)送成功后，將所存儲的數(shù)據(jù)取出進行發(fā)送，這樣就避免了無線傳輸器網(wǎng)絡(luò)在傳輸數(shù)據(jù)時丟失。以上舉較佳實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
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權(quán)利要求1.一種無線傳感器節(jié)點，其特征在于，包括振動傳感模塊、調(diào)理電路、模數(shù)AD模塊、嵌入式處理器、射頻通信物理層模塊、存儲器及電池，其中，振動傳感模塊，用于采集設(shè)備振動信號，將所采集的設(shè)備振動信號發(fā)送給調(diào)理電路；調(diào)理電路，用于對振動傳感模塊發(fā)送的設(shè)備振動信號調(diào)理后，得到設(shè)備振動波形，發(fā)送給AD模塊；AD模塊，用于對設(shè)備振動波形模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值，發(fā)送給嵌入式處理器；嵌入式處理器，用于當無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為星形結(jié)構(gòu)且振動波形傳輸時，將設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送給射頻通信物理層模塊和存儲器；當無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為簇形結(jié)構(gòu)時， 根據(jù)設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值計算得到特征值，將所得到的特征值或超過特征值閾值的振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送給射頻通信物理層模塊和存儲器；射頻通信物理層模塊，用于將從嵌入式處理器或存儲器接收的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值發(fā)送出去；存儲器，用于存儲設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值；電池，用于對嵌入式處理器進行供電。
2.如權(quán)利要求I所述的無線傳感器節(jié)點，其特征在于，所述存儲器，還用于當發(fā)送設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值失敗時，存儲設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值；在后續(xù)采樣周期內(nèi)，判斷射頻通信恢復正常，將存儲器存儲的振動波形的原始數(shù)據(jù)值或特征值再發(fā)送出去。
3.如權(quán)利要求I所述的無線傳感器節(jié)點，其特征在于，所述嵌入式處理器，還用于確定計算得到的特征值是否大于設(shè)定的特征值閾值，如果是，則將設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送給射頻通信物理層模塊和存儲器；如果否，執(zhí)行將所得到的特征值發(fā)送給射頻通信物理層模塊和存儲器的過程。
4.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為星形結(jié)構(gòu)，用于振動波形的傳輸， 多個無線傳感器節(jié)點無線連接一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點，多個網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過有線方式連接到服務(wù)器上，其中，無線傳感器節(jié)點，用于采集設(shè)備的振動信號，根據(jù)設(shè)備的振動信號得到設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值后，發(fā)送給所屬網(wǎng)關(guān)節(jié)點；網(wǎng)關(guān)節(jié)點，用于接收所管轄的無線傳感器節(jié)點發(fā)送的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值，轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器；服務(wù)器，用于接收網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值，根據(jù)設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值診斷設(shè)備。
5.如權(quán)利要求4所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述無線傳感器節(jié)點，還用于將發(fā)送失敗的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值進行存儲，當在后續(xù)采樣周期內(nèi)的振動波形的原始數(shù)據(jù)值傳輸成功時，將存儲的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點。
6.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為簇形結(jié)構(gòu)，用于特征值或者超過特征值閾值情況下的原始振動數(shù)據(jù)值傳輸，多個無線傳感器節(jié)點無線連接一個簇頭無線傳感器節(jié)點，多個簇頭無線傳感器節(jié)點連接一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點，多個網(wǎng)關(guān)節(jié)點再通過有線方式連接到服務(wù)器上，其中，無線傳感器節(jié)點，用于采集設(shè)備的振動信號，根據(jù)設(shè)備的振動信號得到設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值后，根據(jù)所得到的設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值計算得到特征值后，將所得到的特征值或超過特征值閾值的振動波形的原始數(shù)據(jù)值，發(fā)送給簇頭無線傳感器節(jié)點；簇頭無線傳感器節(jié)點，用于接收無線傳感器節(jié)點發(fā)送的特征值或超過特征值閾值的振動波形的原始數(shù)據(jù)值，發(fā)送給所屬的網(wǎng)關(guān)節(jié)點；網(wǎng)關(guān)節(jié)點，用于接收所管轄的簇頭無線傳感器節(jié)點發(fā)送的特征值或超過特征值閾值的振動波形的原始數(shù)據(jù)值，轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器；服務(wù)器，用于接收網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送的特征值或超過特征值閾值的振動波形的原始數(shù)據(jù)值，診斷設(shè)備。
7.如權(quán)利要求6所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述無線傳感器節(jié)點，還用于將發(fā)送失敗的特征值存儲，當在后續(xù)采樣周期的特征值傳輸成功時，將存儲的特征值發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點。
8.如權(quán)利要求5或6所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述無線傳感器節(jié)點，還用于確定計算得到的特征值是否大于設(shè)定的特征值閾值，如果是，則將設(shè)備振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)送并存儲；如果否，執(zhí)行將所得到的特征值發(fā)送并存儲的過程。
專利摘要一種無線傳感器節(jié)點及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)振動傳感模塊將采集的設(shè)備振動信號發(fā)給調(diào)理電路調(diào)理，經(jīng)過AD模塊的模數(shù)得到振動波形的原始數(shù)據(jù)值。由嵌入式處理器進行處理網(wǎng)絡(luò)采用星形結(jié)構(gòu)，通過射頻通信物理層模塊將得到振動波形的原始數(shù)據(jù)值發(fā)給網(wǎng)關(guān)節(jié)點；網(wǎng)絡(luò)采用簇形結(jié)構(gòu)，根據(jù)原始數(shù)據(jù)值計算特征值，將特征值通過射頻通信物理層模塊發(fā)給網(wǎng)關(guān)節(jié)點，或者將特征值超過設(shè)定閾值的原始數(shù)據(jù)值通過射頻通信物理層模塊發(fā)給網(wǎng)關(guān)節(jié)點。將特征值或振動波形的原始數(shù)據(jù)值存儲在存儲器中，電池給嵌入式處理器進行供電。針對不同無線傳感器網(wǎng)絡(luò)振動采集需求，通過不同策略采集和傳輸表征設(shè)備狀態(tài)的信息值，從而在低功耗、信息完整性和網(wǎng)絡(luò)靈活性上達到優(yōu)化。
文檔編號H04W84/18GK202353611SQ20112054505
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者萬亞東, 張輝, 朱浩杰, 樊銳, 武靜 申請人:北京泰克華誠技術(shù)信息咨詢有限公司