一种传感器装置及传感器装置的工作方法

专利名称：一种传感器装置及传感器装置的工作方法
技术领域：
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种传感器装置及传感器装置的工作方法。
背景技术：
传感器节点可用于监视和/或测量诸如温度、湿度、振动、光级、声级等各种信息，并将如此获得的信息报告给另一设备，在该另一设备中，该信息可被传输、解释、使用等等。某些传感器节点只要受外部设备指示就通过无线电传输无线地报告测量信息。通常期望在没有便利的电源因而可使用电池供电的传感器节点的领域中使用这类传感器。然而，在许多应用中，在电池变得被放电到足以使传感器节点不可使用的程度的任何时候更换耗尽的电池或对其重新充电可能是不切实际的。尽可能地延长电池寿命可能是使对电池供电的传感器节点的使用变得切实可行中的一个主要因素。
某些传感器节点只能以不频繁的间隔取得传感器测量值，并且可在这些测量之间进入一长时间的低功率模式以降低功耗并延长电池寿命。如果传感器节点唤醒(通电以进行传感操作)所花费的时间的百分比是其睡眠(进入低功率非活动模式)所花费的时间的一小部分，则由于传感操作而引起的功耗可被显著降低。然而，无线地发送数据可消耗相当大的电功率。另外，如果传感器节点必须保持被唤醒或经常被唤醒以监视它将要发送其数据的指示，则电池寿命会被进一步减少。另外，存在一种传感器设备可使用电池电源通过取得传感器读数并将数据传输到一组队列中或从队列中传出来操作传感器节点的技术方案。该技术方案可使用射频识别(RFID)标签来将数据无线地传递到传感器设备和/或从传感器设备传递出来而不使用来自电池的电源。传感器节点可被置于低功率模式中而不管RFID标签是否正在进行通信。该技术方案虽然延长了电池寿命，但只能顺序执行指令，比较死板。

发明内容
本发明实施例提供一种传感器装置及传感器装置的工作方法，以较灵活的方式处理来自RFID读写器的指令，并延长对电池供电的传感器节点的使用。一方面，本发明实施例提供了一种传感器装置，所述传感器装置包括传感器节点，具有一存储器及一中央处理单元CPU，所述传感器节点可工作在中断模式或顺序模式下；射频识别RFID标签，直接连接在所述传感器节点的输入输出端口上，通过向所述传感器节点传送指令，以使所述传感器节点在高功率与低功率模式间切换；并通过传送不同的指令，使所述传感器节点中断后执行最新指令。可选的，在本发明一实施例中，所述传感器节点还包括电池，所述传感器节点由所述电池供电，但所述RFID标签由从RFID读取器接收的射频能量的一部分来供电。可选的，在本发明一实施例中，所述RFID标签被配置成对己定址的无线轮询作出响应。可选的，在本发明一实施例中，所述RFID标签被配置成识别所述已定址的无线轮询中的特定地址并响应于对所述特定地址的识别接收所述射频唤醒信号指令，以使所述传感器节点在高功率与低功率模式间切换。另一方面，本发明实施例提供了一种传感器装置的工作方法，所述传感器装置包括传感器节点，具有一存储器及一中央处理单元CPU，所述传感器节点可工作在中断模式或顺序模式下；所述传感器装置还包括射频识别RFID标签，直接连接在所述传感器节点的输入输出端口上，所述传感器的工作方法包括通过向所述传感器节点传送指令，以使所述传感器节点在高功率与低功率模式间切换；通过传送不同的指令，使所述传感器节点中断后执行最新指令。
可选的，在本发明一实施例中，所述传感器节点还包括电池，所述传感器的工作方法还包括由所述电池对所述传感器节点供电，但由从RFID读取器接收的射频能量的一部分来对所述RFID标签供电。可选的，在本发明一实施例中，所述传感器的工作方法还包括将所述RFID标签配置成对己定址的无线轮询作出响应。可选的，在本发明一实施例中，所述将所述RFID标签配置成对己定址的无线轮询作出响应包括将所述RFID标签配置成识别所述已定址的无线轮询中的特定地址并响应于对所述特定地址的识别接收所述射频唤醒信号指令，以使所述传感器节点在高功率与低功率模式间切换。上述技术方案具有如下有益效果因为采用所述传感器装置包括传感器节点，具有一存储器及一中央处理单元CPU，所述传感器节点可工作在中断模式或顺序模式下；射频识别RFID标签，直接连接在所述传感器节点的输入输出端口上，通过向所述传感器节点传送指令，以使所述传感器节点在高功率与低功率模式间切换；并通过传送不同的指令，使所述传感器节点中断后执行最新指令的技术手段，所以具有如下技术效果可以以较简单及灵活的方式处理来自RFID读写器的指令，并延长了对电池供电的传感器节点的使用。


为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明第一实施例的传感器装置的结构示意图。图2为本发明实施例一种传感器装置的工作方法流程图。图3示出了根据本发明的一个实施例的RFID传感器系统的框图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在以下描述中，陈述了众多具体细节。然而，可以理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其它情况下，未示出公知的电路、结构和技术以免模糊对本发明的理解。对“一个实施例”、“一实施例”、“示例实施例”、“各实施例”等的引用指示如此描述的本发明的实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是并非每一实施例都必须包括该特定特征、结构或特性。此外，所描述的不同实施例可具有对其它实施例所描述的某些、所有特征或没有任何这些特征。在以下描述和所附权利要求书中，可使用术语“耦接”和“连接”及其派生词。应当理解，这些术语并不旨在是彼此的同义词。相反，在特定实施例中，“连接”可用于指示两 个或更多元件直接彼此物理或电连接。“耦接”可意味着两个或更多元件彼此协作或交互，但是它们可能是或不是直接物理或电连接。术语“处理器”可以指处理来自寄存器/或存储器的电子数据以将该电子数据转换成可被储存在寄存器和/或存储器中的其它电子数据的任何设备或设备的一部分。“计算平台”可以包括一个或多个处理器。术语“无线”及其派生词可用于描述可通过使用己调制电磁辐射经由非固态介质来传递数据的电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等。该术语并不暗示相关联的设备不包含任何电线，尽管在某些实施例中的确如此。如此处所使用的，除非另外指明，否则使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等来描述一公共对象仅仅表示参考了相同对象的不同实例，而不旨在暗示如此描述的对象必须采用时间或空间上、排序或任何其它方式给定的顺序。本发明的各实施例可用硬件、固件和软件中的一种或其组合来实现。本发明也可被实现为储存在机器可读介质上的指令，该指令可由计算平台读取并执行以实现此处所描述的操作。机器可读介质可包括用于储存、发送或接收可由机器(例如，计算机)读取的形式的信息的任何机制。例如，机器可读介质可包括只读存储器(ROM );随机存取存储器(RAM);磁盘存储介质；光学存储介质；闪存设备；电、光、声或其它形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号、发送和/或接收这些信号的接口和/或天线等)等等。本发明的各实施例可使用传感器上的射频识别(RFID)标签来将数据无线地发送到传感器设备或从传感器设备无线地发送数据，由此保存了用于传感器节点的电池功率。通过允许通信功能在不消耗来自板载电池的任何功率的情况下工作，传感器节点可以仅仅为传感操作而被唤醒，且可显著延长有效的电池寿命。在某些实施例中，RFID通过传送不同的指令，使所述传感器节点中断后执行最新指令。如图I所示，为本发明第一实施例的传感器装置的结构示意图。在所示的实施例中，传感器装置可包括如下主要组件用于传感和/或测量操作的传感器节点10，及用于进行传感器节点10到RFID读取器之间传输持数据的射频识别RFID标签11。其中，传感器节点10，具有一存储器102及一中央处理单元CPU 101，所述传感器节点10可工作在中断模式或顺序模式下；射频识别RFID标签11，直接连接在所述传感器节点10的输入输出端口 103上，通过向所述传感器节点10传送指令，以使所述传感器节点10在高功率与低功率模式间切换；并通过传送不同的指令，使所述传感器节点10中断后执行最新指令。对应于上述方法实施例，如图2所示，为本发明实施例一种传感器装置的工作方法流程图，所述传感器装置包括传感器节点，具有一存储器及一中央处理单元CPU，所述传感器节点可工作在中断模式或顺序模式下；所述传感器装置还包括射频识别RFID标签，直接连接在所述传感器节点的输入输出端口上，所述传感器的工作方法包括301、通过向所述传感器节点传送指令，以使所述传感器节点在高功率与低功率模式间切换；302、通过传送不同的指令，使所述传感器节点中断后执行最新指令。需要说明的是，上述步骤301和步骤302并非一定是顺序执行的关系，也可以先执行步骤302，再执行步骤301，本发明实施例并不以此为限。可选的，所述传感器节点还包括电池，所述传感器的工作方法还包括由所述电池 对所述传感器节点供电，但由从RFID读取器接收的射频能量的一部分来对所述RFID标签供电。可选的，所述传感器的工作方法还包括将所述RFID标签配置成对己定址的无线轮询作出响应。可选的，所述将所述RFID标签配置成对己定址的无线轮询作出响应包括将所述RFID标签配置成识别所述已定址的无线轮询中的特定地址并响应于对所述特定地址的识别接收所述射频唤醒信号指令，以使所述传感器节点在高功率与低功率模式间切换。在本发明实施例的上述实施例中，射频识别RFID标签，连接在所述传感器节点的输入输出端口上，RFID标签和传感器节点共用一存储器，RFID标签可以是适用于通过其标签接收传入的射频能量、使用该能量的一部分来向其自己的电路供电、以及操作该电路以调制射频信号来通过标签将该数据发射出去的电子电路(注意尽管某些技术文献将RFID标签称为是“反射”已调制信号而非“发射”该信号，但是在本文中，术语“发射”及其派生词将始终用于包含这两个术语。)，在某些实施例中，所发射的数据包括标识正在响应的RFID标签并且通过关联可标识传感器装置的标识码。RFID标签与存储器组成的RFID标签可使用任何可行的当前现有或尚待开发的RFID技术，这些技术使用传入的电磁能量作为用于RFID电路的电源。在某些实施例中，在低功率模式期间，睡眠定时器可以实际上是由电池供电的唯一电路，由此将功耗降低到极其低的水平。与常规的电池供电无线传感器设备相比，通过组合以下三个特征可以显著延长电池寿命1)使用RFID标签接收的射频唤醒信号将CPU唤醒到操作模式，2)使用电池供电的传感器节点用于取得测量值，以及3)获取传感器节点测量数据以便从所述传感器节点传输到RFID读取器。在某些实施例中，通过向所述传感器节点传送不同的指令，使所述传感器节点中断后执行最新指令。传感器可以是任何可行类型的传感器，并且可以在传感器设备的内部或外部。在CPUlOl处，可处理传感器读数。这一处理可以包括任何可行的动作，诸如但不限于以下的一种或多种1)将模拟值转换成数字值，2)将原始读数转换成规范化数据，3)对多个读数求平均，4)引用值表，5)用算法处理数据，6)其它。一旦数据处于合适的形式，该数据可在CPU 101处被写入出站队列。传感器节点然后可返回到低功率模式。
稍后的某时刻，RFID标签可接收RFID读取器轮询。RFID读取器轮询可以是从预期激活RFID标签的RFID读取器发射的电磁辐射。在某些实施例中，轮询可以是非特定的，并且可以激活RFID读取器范围内的任何RFID标签。在其它实施例中，RFID轮询可针对一个或多个特定RFID标签，并且RFID标签可能必须确定轮询是否针对它。特定的轮询可用各种方式来指示预期的目标RFID标签，诸如但不限于用目的地地址来调制电磁辐射。一旦RFID标签通过非特定或特定轮询被激活，RFID标签可在CPU 101处从出站队列中读取先前储存的数据，并发射该数据以及标识特定传感器设备的标识码。在某些实施例中，该标识可以在制造期间在传感器装置本身中被完全或部分编码。图3示出了根据本发明的一个实施例的传感器系统的框图。在所示的图3的实施例中，RFID读取器590可以是通过向传感器装置发射电磁辐射并从传感器装置上的RFID标签接收响应来轮询RFID通信范围内的各个传感器装置500的设备。每一传感器装置可具 有电池供电的传感器节点、RFID标签、以及在传感器节点和RFID标签之间共用的存储器。RFID读取器590和传感器装置500中的任一个之间的通信可以遵循先前所描述的任何通信方法，或者未描述的其它方法。某些传感器装置500也可对一个或多个其它RFID读取器(未示出)作出响应。本发明实施例上述方法或装置技术方案具有如下有益效果因为采用所述传感器装置包括传感器节点，具有一存储器及一中央处理单元CPU，所述传感器节点可工作在中断模式或顺序模式下；射频识别RFID标签，直接连接在所述传感器节点的输入输出端口上，通过向所述传感器节点传送指令，以使所述传感器节点在高功率与低功率模式间切换；并通过传送不同的指令，使所述传感器节点中断后执行最新指令的技术手段，所以具有如下技术效果可以以较简单及灵活的方式处理来自RFID读写器的指令，并延长了对电池供电的传感器节点的使用。本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block),单元,和步骤可以通过电子硬件、电脑软件,或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability),上述的各种说明性部件(illustrative components),单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、⑶-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组·合也可以包含在电脑可读媒介中。以上所述的具体实施方式
，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式
而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种传感器装置，其特征在于，所述传感器装置包括 传感器节点，具有一存储器及一中央处理单元CPU，所述传感器节点可工作在中断模式或顺序模式下； 射频识别RFID标签，直接连接在所述传感器节点的输入输出端口上，通过向所述传感器节点传送指令，以使所述传感器节点在高功率与低功率模式间切换；并通过传送不同的指令，使所述传感器节点中断后执行最新指令。
2.如权利要求I所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器节点还包括电池，所述传感器节点由所述电池供电，但所述RFID标签由从RFID读取器接收的射频能量的一部分来供电。
3.如权利要求I所述的传感器装置，其特征在于，所述RFID标签被配置成对己定址的无线轮询作出响应。
4.如权利要求3所述的传感器装置，其特征在于，所述RFID标签被配置成识别所述已定址的无线轮询中的特定地址并响应于对所述特定地址的识别接收所述射频唤醒信号指令，以使所述传感器节点在高功率与低功率模式间切换。
5.一种传感器装置的工作方法，其特征在于，所述传感器装置包括传感器节点，具有一存储器及一中央处理单元CPU，所述传感器节点可工作在中断模式或顺序模式下；所述传感器装置还包括射频识别RFID标签，直接连接在所述传感器节点的输入输出端口上，所述传感器的工作方法包括 通过向所述传感器节点传送指令，以使所述传感器节点在高功率与低功率模式间切换； 通过传送不同的指令，使所述传感器节点中断后执行最新指令。
6.如权利要求5所述的传感器的工作方法，其特征在于，所述传感器节点还包括电池，所述传感器的工作方法还包括 由所述电池对所述传感器节点供电，但由从RFID读取器接收的射频能量的一部分来对所述RFID标签供电。
7.如权利要求5所述的传感器的工作方法，其特征在于，所述传感器的工作方法还包括 将所述RFID标签配置成对己定址的无线轮询作出响应。
8.如权利要求7所述的传感器的工作方法，其特征在于，所述将所述RFID标签配置成对己定址的无线轮询作出响应包括 将所述RFID标签配置成识别所述已定址的无线轮询中的特定地址并响应于对所述特定地址的识别接收所述射频唤醒信号指令，以使所述传感器节点在高功率与低功率模式间切换。
全文摘要
本发明实施例提供一种传感器装置及传感器装置的工作方法，所述传感器装置包括传感器节点，具有一存储器及一中央处理单元CPU，所述传感器节点可工作在中断模式或顺序模式下；射频识别RFID标签，直接连接在所述传感器节点的输入输出端口上，通过向所述传感器节点传送指令，以使所述传感器节点在高功率与低功率模式间切换；并通过传送不同的指令，使所述传感器节点中断后执行最新指令。所述方法包括通过向所述传感器节点传送指令，以使所述传感器节点在高功率与低功率模式间切换；通过传送不同的指令，使所述传感器节点中断后执行最新指令。本发明实施例可以以较简单及灵活的方式处理来自RFID读写器的指令，并延长了对电池供电的传感器节点的使用。
文档编号G06K17/00GK102945382SQ201210390938
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者霍灵瑜, 王玉泉 申请人:北京物资学院