一种传感器节点和传感器网络的测量方法及系统

本发明涉及传感器节点和传感器网络的测量方法及系统。其中，测量系统包括与传感器节点相结合的测量装置，以及用于接收所述测量装置发送的数据并对所述测量装置进行控制的上层管理装置；每一测量装置包括：处理单元、数据存储单元、特定的检测模块、网络通信单元以及供电单元。本发明中，测量装置之间可以组成自组织网络进行多跳数据通信，传输测量数据以及控制信息。测量装置使用不同于被测传感器节点所处的网络进行测量数据的通信，而避免了测试数据流对被测传感器网络节点所处的传感器网络造成的干扰，增加了被测传感器网络数据的准确性。

1.一种传感器节点和传感器网络的测量系统，其特征在于，包括与多个传感器节点相结合的多个测量装置，以及用于接收所述测量装置发送的数据并对所述测量装置进行控制的上层管理装置；每一测量装置包括：处理单元、数据存储单元、特定的检测模块、网络通信单元以及供电单元；处理单元，用于对测量装置接收到的数据进行处理；数据存储单元，用于存储测量装置所采集的传感器节点数据；特定的检测模块，与对应的传感器节点连接，用于检测所需要的传感器节点参数；其中，所述传感器节点参数包括：直接采集的节点状态、节点处理器工作状态和在所述传感器节点及其邻居节点范围内所述传感器网络工作的状态；网络通信单元，用于与其他测量装置或上层管理装置进行通信，将多个测量装置组成自组织多跳网络，与传感器网络并行无线传输测试数据，将接收到的其他网络通信单元或上层管理装置的数据或控制信息发送到处理单元，并将来自处理单元的数据发送到其他网络通信单元或上层管理装置；供电单元，用于对该测量装置进行电源供给；该测量装置，还用于对测量数据进行归一化及加权计算，并使用计算结果和预先设置的阈值进行比较，根据比较结果调整传感器节点的工作状态；其中，该根据比较结果调整传感器节点的工作状态进一步为，如果该计算结果大于该预先设置的阈值，则该传感器节点工作状态不变，否则该传感器节点进入长期休眠状态，通知该传感器节点的邻居节点替代该传感器节点工作。
2.如权利要求1所述的传感器节点和传感器网络的测量系统，其特征在于，特定的检测模块包括：信号通信接口，用于模拟信号采集单元和数字信号采集单元发送的数据，并将该数据发送至处理单元；模拟信号采集单元，用于通过模拟信号采集接口采集模拟信号，转换为数字信号后发送至信号通信接口；数字信号采集单元，用于通过数字信号采集接口采集数字信号，并发送到信号通信接口；本地通信单元，用于与所述传感器节点进行通信，将接收到的传感器的数据发送到处理单元，并将接收到的处理单元的数据发送到所述传感器节点。
3.如权利要求1所述的传感器节点和传感器网络的测量系统，其特征在于，模拟信号采集接口采集的模拟信号为电压信号；模拟信号采集单元对模拟信号采集接口采集的电压信号进行再次整形、滤波、放大或限位之后，进行模/数转换。
4.如权利要求1所述的传感器节点和传感器网络的测量系统，其特征在于，将传感器节点的电源输入到测量装置中，输入电流经过测量装置内一个电阻之后再输出到传感器节点中，模拟信号采集接口采集的模拟信号为该电阻上的电压差以及该电阻输出到传感器节点的电压值。
5.如权利要求1所述的传感器节点和传感器网络的测量系统，其特征在于，模拟信号采集接口采集的模拟信号为传感器节点接收到的无线信号的强度信息；模拟信号采集接口与传感器节点的无线通信模块的信号强度输出部分进行连接，采集传感器节点接收到的无线信号的强度信息。
6.如权利要求1所述的传感器节点和传感器网络的测量系统，其特征在于，数字信号采集接口利用传感器节点的无线通信模块的引脚采集数字信号。
7.如权利要求1所述的传感器节点和传感器网络的测量系统，其特征在于，数字信号采集接口，还对采集的数字信号进行去整形和除毛刺，然后输入数字信号采集单元。
8.如权利要求1所述的传感器节点和传感器网络的测量系统，其特征在于，数字信号采集接口采集的数字信号为传感器节点的处理器的工作状态；传感器节点的处理器的正常工作状态中增加指令控制I/O口的电平输出，使得传感器节点的处理器在正常工作状态的循环操作中能够引起该I/O口输出电平高低的周期性变化，数字信号采集接口采集到该I/O口的高低电平变化，从而获得传感器节点的正常状态。
9.如权利要求1所述的传感器节点和传感器网络的测量系统，其特征在于，传感器节点将自身工作状态或所处网络工作状态通过本地通信接口传输至测量装置，由测量装置完成数据的分析以及使用测量装置所在的网络进行测量数据的传输。
10.一种传感器节点和传感器网络的测量方法，其特征在于，包括：步骤1，测量装置采集传感器节点的模拟信号和数字信号，将模拟信号转换为数字信号，并对采集到的数字信号和转换后的数字信号进行处理；步骤2，传感器节点将需要发送的自身工作状态或所处网络工作状态发送给该测量装置，测量装置完成数据的分析；步骤3，该测量装置将对采集到的数字信号和转换后的数字信号的处理结果，以及传感器节点发送的自身工作状态或所处网络工作状态的分析、结果发送至上层管理装置；该步骤2中的测量装置完成数据的分析进一步为：步骤10，该测量装置对测量数据进行归一化及加权计算；步骤20，该测量装置使用计算结果和预先设置的阈值进行比较；步骤30，该测量装置根据比较结果调整传感器节点的工作状态；其中，该根据比较结果调整传感器节点的工作状态进一步为，如果该计算结果大于该预先设置的阈值，则该传感器节点工作状态不变，否则该传感器节点进入长期休眠状态，通知该传感器节点的邻居节点替代该传感器节点工作；其中，所述采集到的数字信号、转换后的数字信号和传感器节点发送的自身工作状态或所处网络工作状态包括：直接采集的节点状态、节点处理器工作状态和在所述传感器节点及其邻居节点范围内所述传感器网络工作的状态；其中，所述多个测量装置可以成多跳网络，与传感器网络并行无线传输测试数据。
11.如权利要求10所述的传感器节点和传感器网络的测量方法，其特征在于，测量装置通过多跳传输的方式将数据发送至上层管理装置。
12.如权利要求10所述的传感器节点和传感器网络的测量方法，其特征在于，步骤1中，模拟信号采集接口采集的模拟信号为电压信号；模拟信号采集单元对模拟信号采集接口采集的电压信号进行再次整形、滤波、放大或限位之后，进行模/数转换。
13.如权利要求10所述的传感器节点和传感器网络的测量方法，其特征在于，步骤1中，将传感器节点的电源输入到测量装置中，输入电流经过测量装置内一个电阻之后再输出到传感器节点中，模拟信号采集接口采集的模拟信号为该电阻上的电压差以及该电阻输出到传感器节点的电压值。
14.如权利要求10所述的传感器节点和传感器网络的测量方法，其特征在于，步骤1中，模拟信号采集接口采集的模拟信号为传感器节点接收到的无线信号的强度信息；模拟信号采集接口与传感器节点的无线通信模块的信号强度输出部分进行连接，采集传感器节点接收到的无线信号的强度信息。
15.如权利要求10所述的传感器节点和传感器网络的测量方法，其特征在于，步骤1中，数字信号采集接口利用传感器节点的无线通信模块的引脚采集数字信号。
16.如权利要求10所述的传感器节点和传感器网络的测量方法，其特征在于，步骤1中，数字信号采集接口还对采集的数字信号进行去整形和除毛刺，然后输入数字信号采集单元。
17.如权利要求10所述的传感器节点和传感器网络的测量方法，其特征在于，步骤1中，数字信号采集接口采集的数字信号为传感器节点的处理器的工作状态；传感器节点的处理器的正常工作状态中增加指令控制I/O口的电平输出，使得传感器节点的处理器在正常工作状态的循环操作中能够引起该I/O口输出电平高低的周期性变化，数字信号采集接口采集到该I/O口的高低电平变化，从而获得传感器节点的正常状态。
18.如权利要求10所述的传感器节点和传感器网络的测量方法，其特征在于，步骤2中，传感器节点将自身工作状态或所处网络工作状态通过本地通信接口传输至测量装置，由测量装置完成数据的分析以及使用测量装置所在的网络进行测量数据的传输。