无线光纤传感器网络分层嵌套数据采集和传输方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102612123102612123B(45)授权公告日2014.10.01(21)申请号201210059436.9页.CN101227413A,2008.07.23,说明书第2-3(22)申请日2012.03.08页.(73)专利权人上海大学CN101222523A,2008.07.16,全文.地址200444上海市宝山区上大路99号US2009/0122733A1,2009.05.14,全文.(72)发明人王廷云朱姗CN102244882A,2011.11.16,全文.(74)专利代理机构上海上大专利事务所(普通审查员李晓合伙)31205代理人陆聪明(51)Int.Cl.H04W52/02(2009.01)H04W74/08(2009.01)H04W84/18(2009.01)G08C23/06(2006.01)(56)对比文件CN101222397A,2008.07.16,说明书第2-3权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图7页附图7页(54)发明名称无线光纤传感器网络分层嵌套数据采集和传输方法(57)摘要本发明涉及一种无线光纤传感器网络分层嵌套实时数据采集和传输方法，在无线光纤传感器网络中，由中心控制节点、路由节点、控制节点组成的上层网络，在上层轮询时段中，采用多跳轮询机制，由路由节点和部分管理节点承担路由功能，实现控制信息和传感数据的远程多跳传输；由控制节点和无线光纤传感器节点组成的底层网络，在底层数据采集传输时段中，采用双同步动态时分复用机制，实现对同一热点区域监测量的分布式同步采集和传输；底层数据采集传输时段嵌套在上层轮询时段中。该无线光纤传感器网络具有功耗低、分布广、实时性好等特点，适用于油库罐群、电力系统、矿井隧道、温室粮仓等多种应用环境已知的监测领域。CN102612123BCN10263BCN102612123B权利要求书1/1页1.一种无线光纤传感器网络分层嵌套数据采集和传输方法，其特征在于，无线光纤传感器网络由两层网络组成：上层网络由中心控制节点、路由节点、管理节点组成，在上层轮询时段中，采用多跳轮询机制实现控制信号和传感数据的多跳传输；底层网络由管理节点和无线光纤传感器节点组成，在底层数据采集传输时段中，采用双同步动态时分复用机制实现传感数据的分布式采集和传输；底层数据采集传输时段嵌套在上层轮询时段中；所述中心控制节点与控制中心的计算机相连，用于向各热点监测单元的管理节点发送控制信号，并且从无线光纤传感器网络中收集传感数据，发送给计算机进行数据存储、处理和实时显示；所述路由节点，位于中心控制节点和管理节点之间，若干个路由节点与控制节点、管理节点、无线光纤传感器节点组成多跳网络，用于控制信号和传感数据的远程传输；所述管理节点，控制相应热点监测单元内所有无线光纤传感器节点，并收集这些无线光纤传感器节点的传感数据，通过多跳网络传送到控制中心的计算机进行处理；所述无线光纤传感器节点，根据接收到的来自管理节点的控制信号，加入某个管理节点控制的热点监测单元，将自己采集到的传感数据发送给该管理节点；所述双同步动态时分复用机制进一步包含以下内容：1）将调度访问中某一数据时槽的一段，划分为采样时段、传输时段和邀请时段；2）每个采样时段划分为唤醒、第一次同步、采样时隙，入网成功的无线光纤传感器节点在采样时段打开光源并进行传感信号采集；3）每个传输阶段划分为唤醒、第二次同步、传输时隙，入网成功的传感器节点在传输阶段按照TDMA机制向本地管理节点传输数据；4）每个邀请阶段划分为多个竞争时隙，没有入网的节点在竞争时隙申请入网；5）任一热点监测单元内所有入网成功的无线光纤传感器节点与其本地管理节点同步的步骤：本地管理节点广播第一次同步信号后，计算发送包时延，同时，本地入网成功的无线光纤传感器节点收到第一次同步信号后，调整时钟，并计算接收包时延；本地管理节点将发送包时延写入第二次同步信号中并广播，同时，无线光纤传感器节点在收到第二次同步信号后，根据第二次同步信号中本地管理节点发送包时延，精确修正本地时钟，实现与本地管理节点的同步。2.根据权利要求1所述的无线光纤传感器网络分层嵌套数据采集和传输方法，其特征在于，所述多跳轮询机制进一步包含以下内容：1）将时间帧分为周期性的调度访问，由多个控制时槽和数据时槽交错组成；2）中心控制节点周期性对所有管理节点进行逐次调度访问，每个轮询周期对各管理节点轮询一次，实现向管理节点发送控制数据，以及接收管理节点汇集的传感数据；3）中心控制节点与待轮询管理节点之间若存在路由节点或担任路由功能的管理节点，各路由节点和担任路由功能的管理节点通过查找路由表方式，实现对控制数据和传感数据的多跳传输