錢建波 汪海波 王威

摘要：在實際的室外運用中，基于zigbee無線技術(shù)的傳感器節(jié)點往往都是通過電池或者太陽能電池板進(jìn)行供電的，如何提高節(jié)點工作效率、降低節(jié)點功耗成為zigbee無線應(yīng)用的關(guān)鍵點。該文所闡述的是一種通過定時器、多通道減法器和多通道邏輯門組成的zig? bee休眠喚醒系統(tǒng)來提高智能交通zigbee傳感器節(jié)點節(jié)能效果的方法。

關(guān)鍵詞：zigbee；節(jié)能；智能交通

中圖分類號：S951.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)24-5867-02

1概述

Zigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)，在實際運用中，尤其在無線傳感器技術(shù)領(lǐng)域，Zigbee以其低廉的價格、靈活的組網(wǎng)方式和較低的功耗等特性而獲得了廣泛的應(yīng)用。

一般情況下，zigbee無線傳感器模塊都是以電池或者太陽能電池板進(jìn)行供電的。zigbee無線傳感器往往體積很小，電池尺寸也不能過大，然而無線通信要求電池必須要提供較大的電流，耗電量較大。以兩節(jié)5號電池供電的zigbee無線傳感器節(jié)點為例，在無節(jié)能設(shè)計的工況下最多27天，這是達(dá)不到傳感器設(shè)計要求的，因此低功耗和節(jié)能就成為zigbee無線傳感器設(shè)計的關(guān)鍵之處。為了能夠提高zigbee無線傳感器的節(jié)能效果，在傳感器沒有輸入或者輸入變化不大的情況下讓系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)是一種行之有效的方法。通過判斷輸入變化的情況和所持續(xù)的時間，從而決定系統(tǒng)是否進(jìn)入休眠；當(dāng)一個或多個zigbee傳感器輸入量發(fā)生高于門限值的變化時才會以中斷的方式喚醒傳感器系統(tǒng)。

基于以上技術(shù)背景和實際項目的需要，該文將提出利用定時器、多通道減法器和多通道邏輯門技術(shù)組成的zigbee傳感器節(jié)能控制系統(tǒng)來實現(xiàn)提高智能交通zigbee傳感器節(jié)點節(jié)能效果的方法和裝置。

2智能交通zigbee節(jié)點節(jié)能方案

本方案主要由通過定時器、多通道減法器和多通道邏輯門實現(xiàn)提高智能交通zigbee傳感器節(jié)點節(jié)能效果，其原理為根據(jù)智能交通zigbee無線傳感器節(jié)點的輸入情況機動地讓系統(tǒng)在休眠和喚醒狀態(tài)間切換，從而能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)智能節(jié)電的效果，為傳感器的長時間工作提供保障。zigbee傳感器節(jié)能控制系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能的方法包括以下步驟：1）zigbee無線傳感器各個輸入量進(jìn)入多通道減法器與門限值進(jìn)行作差，監(jiān)測輸入變化。2）多通道減法器各個輸出量再輸入到多通道邏輯門，若傳感器出入量有超過門限值的，多通道邏輯門輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)；否則多通道邏輯門輸出保持不變。3)若多通道邏輯門輸出不變，則啟動定時器，待計時器完成計數(shù)后系統(tǒng)觸發(fā)休眠程序，系統(tǒng)進(jìn)入休眠、節(jié)電模式；若多通道邏輯門輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)，則觸發(fā)zigbee無線傳感器中斷，從而喚醒系統(tǒng)。

下圖1為系統(tǒng)硬件架構(gòu)圖，首先，智能交通zigbee傳感器節(jié)點節(jié)能控制系統(tǒng)接收傳感器的各路輸入信號進(jìn)入多通道減法器，輸入信號與各路門限值進(jìn)行作差。多通道減法器的輸出量再進(jìn)入多通道邏輯門進(jìn)行綜合判斷，若傳感器出入量有超過門限值的，多通道邏輯門輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)；否則多通道邏輯門輸出保持不變。若多通道邏輯門輸出不變，則啟動定時器并觸發(fā)系統(tǒng)休眠程序，系統(tǒng)進(jìn)入休眠模式；若多通道邏輯門輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)，則觸發(fā)zigbee無線傳感器中斷，從而喚醒系統(tǒng)。

具體工作的流程圖。具體工作步驟分為三步，具體描述如下：第一步，zigbee無線傳感器輸入量進(jìn)入多通道減法器與各自門限值進(jìn)行作差。第二步，多通道減法器輸出值作為多通道邏輯門的輸入量，若傳感器出入量有超過門限值的，多通道邏輯門輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)；否則多通道邏輯門輸出保持不變。第三步，若多通道邏輯門輸出不變，則啟動定時器并觸發(fā)系統(tǒng)休眠程序，系統(tǒng)進(jìn)入休眠模式；若多通道邏輯門輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)，則觸發(fā)系統(tǒng)中斷并喚醒系統(tǒng)。以上便是運用定時器、多通道減法器和多通道邏輯門來提高zig? bee傳感器節(jié)能效果的具體步驟。從實現(xiàn)機制和流程來看，整個過程簡單可靠、實時性強，對于提高zigbee無線傳感器的節(jié)能效果和工作周期有很強的實用價值，對于相關(guān)節(jié)能領(lǐng)域也有一定的借鑒意義。

圖2提高智能交通zigbee無線傳感器節(jié)點節(jié)能效果的流程圖

效果：通過實際測試，原智能交通zigbee節(jié)點系統(tǒng)在兩節(jié)5號電池的供電狀況下可以連續(xù)工作21天，在采用本節(jié)能系統(tǒng)后可以延長到28天，節(jié)能效能增加了33.3%，達(dá)到了比較理想的節(jié)能效果，具有較好地實用價值。

3結(jié)束語

通過運用定時器、多通道減法器和多通道邏輯門組成的zigbee休眠喚醒系統(tǒng)來提高zigbee傳感器節(jié)能效果的方法，從實現(xiàn)機制和流程來看，整個過程簡單可靠、實時性強，對于提高zigbee無線傳感器的節(jié)能效果和工作周期有很強的實用價值，對于相關(guān)節(jié)能領(lǐng)域也有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王雪.無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010.