一種基于無線傳感器的無線通信系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及通信技術領域，特別是涉及一種基于無線傳感器的無線通信系統。
【背景技術】
[0002]物聯網作為新的信息技術，能夠實現人與物、物與物之間的信息化、遠程管理控制和智能化。現有的物聯網技術中通常采用無線傳感器作為信息采集的節點。
[0003]無線傳感器即本身內部具有供電電池、傳感模塊和射頻模塊的傳感器。現有的無線傳感器通常采用按照固定周期采集傳感信息并單向通信即只發射信號的方式，以節省功耗，提高供電電池的供電時長，然而，單向通信無法做到按照控制中心的指令進行采集，且實際上按照定時采集到的很多信息并非為控制中心所需，從而造成大量的垃圾數據，也增加了無線傳感器的工作量，提高了功耗。而且，現有的無線傳感器如果采用雙向通信的方式，則需要長期處于高電流監聽狀態，從而導致功耗非常大，無法使用一次性電池供電。故現有的無線傳感器只能單方面實現雙向通信或者低功耗，無法兩者兼得。
[0004]現有無線傳感器還存在一種問題，如果多個無線傳感器在一個環境中和同一個控制中心進行通信，會造成無線信號在空氣中的碰撞，造成采集的信號無法準確的傳輸到控制中心。
【發明內容】
[0005]本申請提供一種基于無線傳感器的無線通信系統，能夠實現無線傳感器及系統網關間的自主選擇及雙向通信功能，且無線傳感器具有低功耗和防碰撞的功能。
[0006]本申請第一方面提供一種基于無線傳感器的無線通信系統，包括無線網關和至少一個無線傳感器，所述無線傳感器與所述無線網關建立有無線信道連接，所述無線傳感器上設置有微控制單元(Microcontroller Unit, MCU)、射頻模組、天線、傳感模塊、電池以及非易失存儲器(E2PR0M)，所述非易失存儲器存儲有所述傳感模塊從當前環境獲取的傳感數據和所述無線傳感器的唯一識別碼、采集周期、喚醒周期的設定值，所述電池為所述無線傳感器供電，所述無線網關在需要傳感信息時對所述無線傳感器進行發送指令和接收傳感數據。
[0007]其中，所述采集周期內設置第一時間窗口，在所述采集周期內:無線傳感器在第一時間窗口對周圍環境信息進行數據采集，并將采集數據存儲到非易失存儲器中；所述無線傳感器在采集周期剩余的時間內保持休眠狀態。
[0008]其中，所述喚醒周期內設置有第二時間窗口，在所述喚醒周期內:所述無線網關，在需要傳感信息時于所述無線信道上廣播包含唯一編碼的多個喚醒包；所述無線傳感器，在所述第二時間窗口對所述無線信道進行載波監聽，如果發現載波則開始接收所述喚醒包，并在結束當前喚醒周期后進入所述工作周期。
[0009]其中，所述無線傳感器在所述第二時間窗口監聽不到所述喚醒包時，在結束當前喚醒周期后繼續進入下一所述喚醒周期；所述無線網關，于所述無線信道上與一個或多個無線傳感器進行通信，實現信號采集。
[0010]其中，所述無線傳感器的工作周期包括第三時間窗口、第四時間窗口和第五時間窗口，在所述工作周期內，所述無線傳感器，接收到所述喚醒包之后進入第三時間窗口，所述第三時間窗口發送所述無線傳感器的傳感數據個數和所述無線傳感器對應的識別碼至所述無線網關，無線網關在接收到多個無線傳感器發送的數據包之后形成一個包含多個所述無線傳感器對應識別碼及對應識別碼傳感器中存儲的數據個數的列表。
[0011]其中，所述無線傳感器的工作周期的第四時間窗口位于所述第三時間窗口之后，其中:所述無線傳感器，在發送所述傳感數據至所述無線網關之后進入第四時間窗口，在所述第四時間窗口對所述無線信道進行監聽，以接收所述無線網關在接收到所述傳感數據后在所述無線信道廣播的指示包，其中所述指示包包括所述無線傳感器的識別碼和對應所需數據的個數，所述無線傳感器，在接收所述指示包之后，對所述指示包內的識別碼進行判斷:在判斷到所述指示包內的識別碼與自身存儲的識別碼一致時，所述無線傳感器將非易失存儲器中儲存的包含傳感數據和所述無線傳感器對應的識別碼的數據包至所述無線網關；在判斷到所述指示包內的識別碼與自身存儲的識別碼不一致時，所述無線傳感器在工作周期剩余的時間內保持休眠狀態。
[0012]其中，所述無線傳感器的工作周期的第五時間窗口位于所述第四時間窗口之后，其中:所述無線傳感器，在發送所述數據包至所述無線網關之后，在所述第五時間窗口對所述無線信道進行監聽，以接收所述無線網關在接收到所述數據包后在所述無線信道廣播的確認包，其中所述確認包包括所述無線傳感器的識別碼。
[0013]其中，在判斷到所述確認包內的識別碼與自身存儲的識別碼一致時，所述無線傳感器在工作周期剩余時間內保持休眠狀態，并在下一喚醒周期的第二時間窗口對所述無線信道進行監聽；在判斷到所述確認包內的識別碼與自身存儲的識別碼不一致時，所述無線傳感器根據自身存儲的識別碼重新確定另一工作周期的第三時間窗口，并在下一工作周期中所述的另一第三時間窗口重新發送所述傳感數據個數和所述識別碼至所述無線網關。
[0014]其中，所述無線傳感器在保持休眠狀態時，從所述電池消耗的平均電流小于5μ A。
[0015]其中，所述無線信道位于433.0MHz ~ 434.0MHz頻段。
[0016]其中，所述識別碼為8位。
[0017]其中，通過選取所述無線傳感器的出廠編號的幾個預定位置上的數字來獲得所述識別碼，并存儲在所述非易失存儲器中。
[0018]其中，所述無線傳感器還包括由防水膠條組成防水外殼，所述微控制單元、射頻模組、電池以及非易失存儲器均設置在所述防水外殼內，所述傳感模塊設置在所述防水外殼表面，且所述防水外殼表面還設置有固定件，所述固定件用于將所述無線傳感器固定在檢測對象上。
[0019]上述方案中，除所述第一時間窗口、第二時間窗口及第四時間窗口外均保持休眠狀態，并且無線傳感器僅在喚醒周期的第二時間窗口及工作周期的第四時間窗口和第五時間窗口進行監聽，在采集周期、喚醒周期和工作周期的其他時間就能處于休眠狀態，由于休眠狀態下所需的電流小于5 μ Α，故能夠降低無線傳感器的功耗，而且無線傳感器在第二時間窗口能夠監聽無線網關、在第三時間窗口發送數據個數，在第五時間窗口發送數據包，實現了與無線網關間的雙向通信，另外，無線傳感器利用自身識別碼確定第三時間窗口，以降低不同無線傳感器同時向無線網關發送數據的可能性，進而降低甚至避免無線傳感器間的數據沖突，提高了多個無線傳感器與無線網關通信的可靠性。
【附圖說明】
[0020]圖1是本申請無線通信系統實施方式的結構示意圖；
[0021]圖2是無線傳感器實施方式的結構示意圖；
[0022]圖3是無線網關的結構示意圖；
[0023]圖4是無線網關在一周期內的電流波形示意圖；
[0024]圖5是無線傳感器在一周期內的電流波形示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下描述中，為了說明而不是為了限定，提出了諸如特定系統結構、接口、技術之類的具體細節，以便透徹理解本申請。然而，本領域的技術人員應當清楚，在沒有這些具體細節的其它實施方式中也可以實現本申請。在其它情況中，省略對眾所