本實(shí)用新型屬于無(wú)線通信系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地說是屬于有源無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)控制領(lǐng)域中的低功耗控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著通訊技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)和傳感器技術(shù)的日益成熟，微機(jī)電系統(tǒng) (Micro-electromechanical Systems，MEMS)、片上系統(tǒng)(System on a Chip，SOC)、無(wú)線通信和低能耗嵌入式技術(shù)得到了飛速發(fā)展，同時(shí)也孕育出了低能耗、低成本、自組織、帶來信息感知巨大變革的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSNs)。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)大量廉價(jià)的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無(wú)線通信的方式形成一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并實(shí)時(shí)發(fā)送給觀察者。現(xiàn)已廣泛用于智能城市與市政管理、智能社區(qū)、智能家居，環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能交通、軍事國(guó)防、車輛管理、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等，其廣闊的應(yīng)用前景掀起了國(guó)內(nèi)外對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究熱潮。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的采集節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的最基本的元素，用于對(duì)被覆蓋區(qū)域的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、存儲(chǔ)以及以數(shù)據(jù)傳送之匯聚節(jié)點(diǎn)。其特點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)的電源能量有限、通信能力有限、計(jì)算能力有限、與物理世界緊密藕合、大規(guī)模密集部署、網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性強(qiáng)。為了準(zhǔn)確、及時(shí)地獲取信息,必須依靠節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作, 大量的傳感器節(jié)點(diǎn)只有通過低功耗無(wú)線電通信技術(shù)連成網(wǎng)絡(luò)才能夠發(fā)揮其整體和綜合作用。因此，能量問題是決定傳感器網(wǎng)絡(luò)能否實(shí)用的生命線，這就要求無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)必須是低功耗的。

由于WSNs的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模極為龐大，在電力供應(yīng)無(wú)法保證的情況下，通過使用電池來解決隨機(jī)布放的傳感器節(jié)點(diǎn)的電源問題就成了唯一的選擇。但節(jié)點(diǎn)電池壽命有限，這也決定了網(wǎng)絡(luò)的壽命，而定期更換電池是很繁雜的工作，實(shí)現(xiàn)起來比較困難。如果不更換電池，一旦電池的電壓達(dá)不到節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)電壓，節(jié)點(diǎn)就處于癱瘓狀態(tài)而無(wú)法工作,所以無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)低能耗問題就顯得尤為重要。

無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification，RFID)是基于雷達(dá)技術(shù)開發(fā)的一種無(wú)線、非接觸方式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，主要通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象來獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。這種識(shí)別工作無(wú)需人工干預(yù)，不用直接接觸，可適用于各種惡劣環(huán)境，且成本低、尺寸小、操作方便快捷。RFID系統(tǒng)主要包含電子標(biāo)簽和閱讀器兩部分。依據(jù)電子標(biāo)簽供電方式的不同，電子標(biāo)簽可以分為有源電子標(biāo)簽(Active tag)、無(wú)源電子標(biāo)簽(Passive tag)和半無(wú)源電子標(biāo)簽(Semi-passive tag)。有源電子標(biāo)簽需要內(nèi)裝電池，無(wú)源射頻標(biāo)簽無(wú)需內(nèi)裝電池，半無(wú)源電子標(biāo)簽部分依靠電池工作。目前，有源RFID具備發(fā)射功率低、通信距離長(zhǎng)、傳輸數(shù)據(jù)量大，可靠性高和兼容性好等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用到公路收費(fèi)、港口貨運(yùn)管理等方面。因此，有源RFID成為解決無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)低能耗的問題的有效途徑。

為解決這些問題，需發(fā)明適用的一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗控制系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電能有效利用等問題，提供了一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗控制系統(tǒng)。

本實(shí)用新型提供一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：一個(gè)發(fā)射單元，包括一個(gè)發(fā)射板(1)和一個(gè)發(fā)射天線(2)，N個(gè)接收單元，N 個(gè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模塊(6)，其中，所述發(fā)射天線(2)連接在所述發(fā)射板(1)上，每個(gè)所述接收單元包括接收天線(3)、接收板(4)，所述接收天線(3)連接在所述接收板(4)上，每個(gè)所述接收單元連接一個(gè)被控制的所述物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模塊 (6)，使用時(shí)用戶控制所述發(fā)射單元，所述發(fā)射單元通過所述發(fā)射天線(2)將用戶指令發(fā)送到所述接收單元的所述接收天線(3)，所述接收單元接收用戶數(shù)據(jù)后，確定是否在給所述物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供電，以確定所述物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模塊(6)是否進(jìn)入工作狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射板(1)包括用戶控制的強(qiáng)行關(guān)斷開關(guān)(7)、微控制器一(8)、發(fā)射模塊(9)、電源部分一(11)，其中，所述強(qiáng)行關(guān)斷開關(guān)與所述微控制器一(8)相連，所述微控制器一(8)與所述發(fā)射模塊(9)相連，所述電源部分一(11)分別與所述微控制器一(8)、所述發(fā)射模塊(9)相連。

優(yōu)選地，如果強(qiáng)行關(guān)斷開關(guān)(7)接通，所述發(fā)射單元給所述接收單元發(fā)送開通所述接收單元輸出的指令，如果開關(guān)斷開，所述發(fā)射單元給所述接收單元發(fā)送關(guān)斷接收單元輸出的指令。

優(yōu)選地，所述電源部分一(11)采用電池供電，所述電源部分一(11)中設(shè)置了一個(gè)電源開關(guān)K1。

進(jìn)一步地，所述接收板(4)包括接收模塊(13)、微控制器二(14)，電源輸出控制部分(15)、電源部分二(16)，其中，所述接收模塊(13)與所述微控制器二(14)相連，所述微控制器二(14)與所述電源輸出控制部分(15) 相連，所述電源部分二(16)分別與所述接收模塊(13)、所述微控制器二(14)、所述電源輸出控制部分(15)相連；所述電源輸出控制部分(15)輸出端與物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模塊(6)輸入端相連接。

優(yōu)選地，所述電源部分二(16)采用電池供電，所述電池分二路，一路是經(jīng)過穩(wěn)壓電路為所述接收模塊(13)與所述微控制器二(14)供電，另一路是不經(jīng)過穩(wěn)壓直接為電源輸出控制部分(15)供電。

優(yōu)選地，所述接收天線(3)是每5秒鐘接收一次接收所述發(fā)射單元發(fā)射的數(shù)據(jù)，將所述數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鼋邮漳K(13)，所述接收模塊(13)再將所述數(shù)據(jù)傳送給所述微控制器二(14)，所述微控制器二(14)接收到所述數(shù)據(jù)后，首先判斷密碼是否正確，如果密碼是正確的，并且檢測(cè)到所述數(shù)據(jù)中有開通輸出的指令，那么所述微控制器二(14)發(fā)出指令打開所述電源輸出控制部分(15) 的輸出，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模塊(6)就有了電源電壓，所述物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模塊(6)開始工作；如果密碼是正確的，并且檢測(cè)到所述數(shù)據(jù)中有關(guān)斷輸出的指令，所述微控制器二(14)發(fā)出指令關(guān)斷所述電源輸出控制部分(15)的輸出，這樣物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模塊(6)就失去了電源電壓，停止工作；如果密碼不正確，那么所述微控制器二(14)就不會(huì)發(fā)出所述電源輸出控制部分(15)的指令，保持所述電源輸出控制部分(15)的原來狀態(tài)不變，是否工作，完全取決于原來的工作狀態(tài)。

進(jìn)一步地，如果所述接收天線(3)沒有接收到數(shù)據(jù)包，所述接收單元將保持原來的工作狀態(tài)。

本實(shí)用新型提供的一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗控制系統(tǒng)有如下有益效果：利用RFID與微控制器技術(shù)，最大限度地降低節(jié)點(diǎn)的能耗，使電池的能量得到有效利用，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。

本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本實(shí)用新型而了解。本實(shí)用新型的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本實(shí)用新型所述的一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型所述的一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗控制系統(tǒng)的發(fā)射板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型所述的一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗控制系統(tǒng)的接收板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是實(shí)施實(shí)例中PIND4001方框示意圖；

圖5是實(shí)施實(shí)例中PIND4002方框示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電能有效利用等問題，提供了一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗控制系統(tǒng)。

結(jié)合圖1說明本實(shí)用新型，一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗控制系統(tǒng)，包括：一個(gè)發(fā)射單元，包括一個(gè)發(fā)射板(1)和一個(gè)發(fā)射天線(2)，N個(gè)接收單元，N 個(gè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模塊(6)，其中，所述發(fā)射天線(2)連接在所述發(fā)射板(1)上，每個(gè)所述接收單元包括接收天線(3)、接收板(4)，所述接收天線(3)連接在所述接收板(4)上，每個(gè)所述接收單元連接一個(gè)被控制的所述物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模塊 (6)，使用時(shí)用戶控制所述發(fā)射單元，所述發(fā)射單元通過所述發(fā)射天線(2)將用戶指令發(fā)送到所述接收單元的所述接收天線(3)，所述接收單元接收用戶數(shù)據(jù)后，確定是否在給所述物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供電，以確定所述物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模塊(6)是否進(jìn)入工作狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射板(1)包括用戶控制的強(qiáng)行關(guān)斷開關(guān)(7)、微控制器一(8)、發(fā)射模塊(9)、電源部分一(11)，其中，所述強(qiáng)行關(guān)斷開關(guān)與所述微控制器一(8)相連，所述微控制器一(8)與所述發(fā)射模塊(9)相連，所述電源部分一(11)分別與所述微控制器一(8)、所述發(fā)射模塊(9)相連。

優(yōu)選地，如果強(qiáng)行關(guān)斷開關(guān)(7)接通，所述發(fā)射單元給所述接收單元發(fā)送開通所述接收單元輸出的指令，如果開關(guān)斷開，所述發(fā)射單元給所述接收單元發(fā)送關(guān)斷接收單元輸出的指令。

優(yōu)選地，所述電源部分一(11)采用電池供電，所述電源部分一(11)中設(shè)置了一個(gè)電源開關(guān)K1。

進(jìn)一步地，所述接收板(4)包括接收模塊(13)、微控制器二(14)，電源輸出控制部分(15)、電源部分二(16)，其中，所述接收模塊(13)與所述微控制器二(14)相連，所述微控制器二(14)與所述電源輸出控制部分(15) 相連，所述電源部分二(16)分別與所述接收模塊(13)、所述微控制器二(14)、所述電源輸出控制部分(15)相連。

優(yōu)選地，所述電源部分二(16)采用電池供電，所述電池分二路，一路是經(jīng)過穩(wěn)壓電路為所述接收模塊(13)與所述微控制器二(14)供電，另一路是不經(jīng)過穩(wěn)壓直接為電源輸出控制部分(15)供電。

優(yōu)選地，所述接收天線(3)是每5秒鐘接收一次接收所述發(fā)射單元發(fā)射的數(shù)據(jù)，將所述數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鼋邮漳K(13)，所述接收模塊(13)再將所述數(shù)據(jù)傳送給所述微控制器二(14)，所述微控制器二(14)接收到所述數(shù)據(jù)后，首先判斷密碼是否正確，如果密碼是正確的，并且檢測(cè)到所述數(shù)據(jù)中有開通輸出的指令，那么所述微控制器二(14)發(fā)出指令打開所述電源輸出控制部分(15) 的輸出，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模塊(6)就有了電源電壓，所述物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模塊(6)開始工作；如果密碼是正確的，并且檢測(cè)到所述數(shù)據(jù)中有關(guān)斷輸出的指令，所述微控制器二(14)發(fā)出指令關(guān)斷所述電源輸出控制部分(15)的輸出，這樣物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模塊(6)就失去了電源電壓，停止工作；如果密碼不正確，那么所述微控制器二(14)就不會(huì)發(fā)出所述電源輸出控制部分(15)的指令，保持所述電源輸出控制部分(15)的原來狀態(tài)不變，是否工作，完全取決于原來的工作狀態(tài)。

進(jìn)一步地，如果所述接收天線(3)沒有接收到數(shù)據(jù)包，所述接收單元將保持原來的工作狀態(tài)。

在本實(shí)用新型中，1)接收板與節(jié)點(diǎn)模塊公用一個(gè)電池，節(jié)省了WSNs節(jié)點(diǎn)模塊單獨(dú)使用的電池；2)在強(qiáng)行關(guān)斷開關(guān)接通，發(fā)射單元給接收單元發(fā)送開通接收單元輸出的指令后，接收板的接收模塊與微控制器開始工作，這時(shí)電池放電會(huì)出現(xiàn)有一個(gè)高峰期，這個(gè)高峰期大約為幾十到幾百毫秒，如果此時(shí)同時(shí)打 WSNs開節(jié)點(diǎn)模塊，WSNs節(jié)點(diǎn)模塊對(duì)電池也會(huì)形成一個(gè)高峰期(其峰值視節(jié)點(diǎn)模塊而異)，二個(gè)高峰期疊加，電池電壓會(huì)下降很多(即形成了很大的波谷)，會(huì)造成WSNs節(jié)點(diǎn)模塊啟動(dòng)電壓不足，影響節(jié)點(diǎn)模塊的啟動(dòng)。因此在接收單元微處理器程序設(shè)定時(shí)，接收板的接收模塊與微控制器開始工作后，延遲5秒鐘后再啟動(dòng)WSNs節(jié)點(diǎn)模塊。使二個(gè)高峰期錯(cuò)開，從而使接收模塊與微控制器工作更加穩(wěn)定；3)電子開關(guān)采用了CMOS芯片(不使用繼電器，防止繼電器時(shí)間過長(zhǎng)引起觸電氧化，另外繼電器本身耗電量比較大)，使電子開關(guān)的工作更加穩(wěn)定，而且CMOS芯片本身耗電小，也節(jié)約了電池的耗電。

本實(shí)用新型中，在具體操作中發(fā)射單元是由用戶操作的，接收單元是分布在WSNs各個(gè)節(jié)點(diǎn)上(也就是發(fā)射單元是一個(gè)，接收單元是多個(gè))，用戶在打開發(fā)射單元電源后，發(fā)射單元就會(huì)發(fā)出數(shù)據(jù)包，各接收單元均會(huì)接收到這個(gè)數(shù)據(jù)包，各接收單元均會(huì)按數(shù)據(jù)包的指令工作，也就是實(shí)際上就是各個(gè)節(jié)點(diǎn)17均會(huì)按照用戶的指令接通節(jié)點(diǎn)的電源的打開或關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)了用戶對(duì)節(jié)點(diǎn)電源的開關(guān)的靈活控制。

根據(jù)上面所述，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了實(shí)施，實(shí)施了二種不同的方案，下面分別說明：

這二種不同的實(shí)施方案如圖4、圖5所示，圖4是PIDN4001方案的方框圖，圖 5是PIDN4002方案的方框圖。

實(shí)施例1。

本實(shí)施例為PIDN4001實(shí)施方案：PIDN4001方案中各WSNs節(jié)點(diǎn)模塊與 3.6V的鋰亞電池直接連接的，用戶不能對(duì)WSNs節(jié)點(diǎn)模塊的電源進(jìn)行控制。由于這些WSNs節(jié)點(diǎn)是分布在不同的地點(diǎn)，用戶是不能直接操作的，因此，各采集模塊實(shí)際上是每天24小時(shí)都處于工作及睡眠狀態(tài)，那么采集模塊的耗電量是可想而知的，這種供電方式，根據(jù)理論計(jì)算3.6伏容量是8500mAh的鋰亞電池最多也就是使用一年時(shí)間，電池的電量也就耗盡了。

實(shí)施例2。

本實(shí)施例為PIDN4002實(shí)施方案：從圖5可以看出，PIDN4002方案中各 WSNs節(jié)點(diǎn)是與接收板電子開關(guān)電源連接的。用戶可以根據(jù)需要，控制WSNs 節(jié)點(diǎn)模塊的電源，從而控制WSNs節(jié)點(diǎn)模塊的開啟與關(guān)閉。

間一般在60S以下(由于采集是使用A8網(wǎng)關(guān)采集的，PIDN4002實(shí)施方案的實(shí)際采集時(shí)間小于60S)，因此每天WSNs節(jié)點(diǎn)模塊實(shí)際工作時(shí)間僅僅是600S 左右，由此可知PIDN4002方案的節(jié)電效果是非常明顯的。

根據(jù)PIDN4001方案與PIDN4002方案的對(duì)比，可以說明PIDN4002方案的節(jié)電效果是非常明顯的，這個(gè)實(shí)用新型在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中有著十分廣闊的應(yīng)用前景。

本實(shí)用新型提供的一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗控制系統(tǒng)有如下有益效果：利用RFID與微控制器技術(shù)，最大限度地降低節(jié)點(diǎn)的能耗，使電池的能量得到有效利用，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。