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(shè)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(qū)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(chǎn)生功耗，其無線通訊組件一直處于關(guān)閉狀態(tài)。待到設(shè)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低功耗無線通訊【技術(shù)領(lǐng)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(shù)】
[0002]煤礦井筒是煤礦生產(chǎn)的咽喉要道，為保證井壁的施工質(zhì)量，有必要對筑壁過程中井壁的相關(guān)工作狀況進行監(jiān)測，如混凝土澆注后壁內(nèi)及壁后凍土的溫度變化、井壁內(nèi)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(lǐng)域的監(jiān)測技術(shù)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(nèi)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(shè)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(nèi)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(shù)。
[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(shè)在井壁混凝土表面，用粘結(jié)劑進行打底和封槽，使傳感光纖與井壁混凝土同步協(xié)調(diào)變形，當立井井壁受凍結(jié)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(shù)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(nèi)容】

[0011]本發(fā)明目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)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(wù)。
[0012]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)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(shè)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(qū)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(qū)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(wù)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(guān)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(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)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(shù)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(shù)方案還有，所述步驟I中喚醒的時間設(shè)置，當喚醒時刻未到時，第一無線通訊組件關(guān)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(nèi)；當便攜式無線采集裝置在井筒內(nèi)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(nèi)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(shù)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(guān)閉狀態(tài)和休眠狀態(tài)。
[0026]優(yōu)選的技術(shù)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(wù)，并將外接傳感器采集的信息存入內(nèi)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(shù)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(nèi)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(guān)參數(shù)的設(shè)置，或?qū)⒋尜A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(wù)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(wù)在0.1毫秒?幾十毫秒內(nèi)完成。
[0028]優(yōu)選的技術(shù)方案還有，所述通訊關(guān)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(guān)閉狀態(tài)。
[0029]優(yōu)選的技術(shù)方案還有，所述有效通訊范圍在80米內(nèi)，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(wù)可分為二個方面，一是在執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)時產(chǎn)生的功耗，監(jiān)測任務(wù)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(guān)。二是在監(jiān)測終端處于通訊狀態(tài)時產(chǎn)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(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù))無線通訊技術(shù)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(chǎn)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(nèi)部存貯區(qū)域；
[0033]2、對無線通訊組件設(shè)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(chǎn)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(nèi)(幾十ms內(nèi)，隨信息量變化)完成通訊，并使無線監(jiān)測終端關(guān)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(shè)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(gòu)成結(jié)構(gòu)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(gòu)成示意圖；
[0040]圖3為本發(fā)明系統(tǒng)中實時時鐘終端服務(wù)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(qū)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(shè)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(qū)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(qū)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(shè)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(nèi)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(guān)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(shù)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(shè)計，當喚醒時刻未到時，第一無線通訊組件12關(guān)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(nèi)；當便攜式無線采集裝置在井筒內(nèi)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(nèi)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(guān)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(wù)，并將外接傳感器16采集的信息存入內(nèi)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(nèi)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(guān)參數(shù)的設(shè)置，或?qū)⒋尜A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(wù)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(wù)在0.1毫秒?幾十毫秒內(nèi)完成。
[0055]本發(fā)明優(yōu)選的實施方案還有，所述通訊關(guān)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(guān)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(nèi)，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(gòu)成。
[0059]如圖1所示，無線監(jiān)測終端是一種基于單片機設(shè)計的硬件、軟件結(jié)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(qū)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(qū)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(chǎn)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(shè)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(shè)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(shè)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(wù)，并將監(jiān)測信息存入內(nèi)部存貯區(qū)域，任務(wù)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(nèi)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(guān)參數(shù)的設(shè)置，或?qū)⒋尜A的監(jiān)測信息發(fā)送給采集裝置，或二者兼而有之，任務(wù)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(wù)可在0.1ms?幾十ms內(nèi)完成。
[0064]3)通訊關(guān)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(guān)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(shè)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(guān)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(chǎn)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(wù)程序中即對相關(guān)的計時單元進行計時更新，當達到定時監(jiān)測計時設(shè)定值時，置位允許監(jiān)測標志；當達到通訊喚醒計時設(shè)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(shè)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(qū)動的初始化、實時時鐘模塊13的初始化:設(shè)置秒時鐘中斷。第一無線通訊組件的初始化:設(shè)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(chǎn)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(nèi)完成監(jiān)測任務(wù)，并將所獲取的監(jiān)測信息依次記錄至設(shè)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(guān)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(zhuǎn)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(nèi)(5ms)未收到采集命令，則關(guān)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(zhuǎn)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(guān)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(shè)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(guān)閉無線通訊組件。
[0075]四、便攜式無線采集裝置的軟件控制設(shè)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(shè)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(shè)置參數(shù)，將進一步通過鍵盤顯示模塊選擇要設(shè)置的終端，然后調(diào)用該終端原有的設(shè)置參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上進行修改，修改結(jié)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(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)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(lǐng)域技術(shù)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(gòu)思和所附權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)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(shè)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(qū)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(quán)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(qū)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(wù)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(quán)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(guān)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(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)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(quán)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(quán)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(shè)置，當喚醒時刻未到時，第一無線通訊組件關(guān)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(nèi)；當便攜式無線采集裝置在井筒內(nèi)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(nèi)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(quán)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(guān)閉狀態(tài)和休眠狀態(tài)。
7.如權(quán)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(wù)，并將外接傳感器采集的信息存入內(nèi)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(quán)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(nèi)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(guān)參數(shù)的設(shè)置，或?qū)⒋尜A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(wù)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(wù)在0.1毫秒?幾十毫秒內(nèi)完成。
9.如權(quán)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(guān)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(guān)閉狀態(tài)。
10.如權(quán)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(nèi)，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(quán)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