[发明专利]一种适于低温环境的无线传感器网络节点

权利要求书

1.一种适于低温环境的无线传感器网络节点，其特征在于：它包括供电单元(1)、主控制单元(2)、传感器模块、无线通信模块和数据存储单元，

所述的供电单元(1)包括电源管理芯片(1-1)和N组电池组(1-2)，每组电池组(1-2)由多节锂电池串联或一节锂电池组成，所述N为大于1的整数；

所述的主控制单元(2)的处理器运行有操作系统，所述的主控制单元(2)用于根据无线通信模块发送来的信号对传感器模块发送的信号进行接收、处理和发送；所述主控制单元(2)还用于通过电源管理芯片(1-1)对N组电池组(1-2)进行管理，控制N组电池组(1-2)交替对主控制单元(2)、传感器模块、无线通信模块和数据存储单元进行供电；

所述的传感器模块用于采集数据，并将采集到的数据递交给主控制单元(2)；

所述的无线通信模块用于与基站和/或其他无线传感器网络节点的无线通信模块进行通信，无线通信模块将从基站和/或其他无线传感器网络节点接收到的信号传输给主控制单元(2)进行处理，无线通信模块还将从主控制单元(2)处理后的信号发送给基站和/或其他无线传感器网络节点；

所述的数据存储单元用于存储主控制单元(2)接收或处理后的数据。

2.根据权利要求1所述的一种适于低温环境的无线传感器网络节点，其特征在于：

所述的供电单元(1)还包括稳压芯片(1-3)，所述N组电池组(1-2)的电压输出端通过电源管理芯片(1-1)与稳压芯片(1-3)的电压输入端相连，所述稳压芯片(1-3)用于稳定电池组(1-2)的输出电压。

3.根据权利要求1所述的一种适于低温环境的无线传感器网络节点，其特征在于：

所述操作系统为嵌入式操作系统TinyOS、WindowsCE、UcLinux、VxWorks、Linux、UC/OS中的一种。

4.根据权利要求2所述的一种适于低温环境的无线传感器网络节点，其特征在于：

所述电源管理芯片(1-1)采用的节能调度策略为在处理器操作系统层使用动态电源管理和动态电压/频率调节相结合的双效节能的方式管理节点工作状态，所述工作状态为正常状态、空闲状态、休眠状态和深度睡眠状态。

5.根据权利要求1所述的一种适于低温环境的无线传感器网络节点，其特征在于：它还包括外部接口单元和内部接口单元，

所述的外部接口单元用于与计算机进行通信；

所述的内部接口单元用于与传感器模块进行通信；

供电单元(1)对外部接口单元和内部接口单元供电。

6.根据权利要求5所述的一种适于低温环境的无线传感器网络节点，其特征在于：

所述的外部接口单元包括USB Host、USB Slave、通用串行接口和Jtag接口中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的一种适于低温环境的无线传感器网络节点，其特征在于：

所述的供电单元(1)、主控制单元(2)、传感器模块、无线通信模块、外部接口单元、内部接口单元和数据存储单元中使用到的芯片和电子元件采用贴片封装，所述芯片和电子元件的最低工作温度达到-30℃。

8.根据权利要求1所述的一种适于低温环境的无线传感器网络节点，其特征在于：

它还包括电源适配器，所述电源适配器将交流市电转换成5V的直流电源，用于为节点供电。

9.根据权利要求4所述的一种适于低温环境的无线传感器网络节点，其特征在于：

在正常状态下，节点处理任务，当所述节点无任务时间超过第一阈值后，所述节点进入空闲状态；

在空闲状态下，节点功耗用于外部时钟的频率，当有任务到来时，则节点返回正常状态处理任务；否则，当节点空闲时间超过第二阈值后，所述节点进入休眠状态；

在休眠状态下，节点断开主控制单元(2)的处理器内核时钟，只提供时钟给外部设备，无线通信模块进入省电模式，若有中断产生有任务到来，则节点进入正常状态处理任务；否则，当节点休眠时间超过第三阈值后，所述节点进入深度睡眠状态；

在深度睡眠状态下，节点利用实时时钟作为唤醒中断源，无线通信模块进入休眠模式，仅实时时钟唤醒模块及数据存储单元耗电，若节点被实时时钟唤醒后有任务，则返回正常状态处理任务，若节点被实时时钟唤醒后无任务，则节点继续深度睡眠状态。

10.根据权利要求9所述的一种适于低温环境的无线传感器网络节点，其特征在于：

所述在深度睡眠状态下，节点利用实时时钟作为唤醒中断源，如果节点连续三次被唤醒后无任务，则增加实时时钟的深度睡眠时间，反之，所述节点若连续三次被唤醒后任务量较大，则减少实时时钟的深度睡眠时间。