一种基于低功耗蓝牙模块的传感器数据传输方法及系统与流程

本发明涉及采集数据的传输控制领域，具体涉及一种基于低功耗蓝牙模块的传感器数据传输方法及系统。本发明提供的方案比较好地兼顾到对采集数据的完整性要求和对蓝牙采集设备的低功耗要求。

背景技术：

近年来，药品行业、冷链物流、工业电子以及食品工业等领域，为了加强对产品品质的把控，需要对整个生产、仓储、运输过程都需要对温度、湿度以及其他环境参数进行实时监控。实施监控方案的环境数据采集设备通常需要实现无线传输和自供电低功耗，目前在数据采集领域最为常用的无线通信技术是低功耗蓝牙通信技术。

一种现有的监控方案中的数据采集设备如图1所示。该数据采集设备采用纽扣电池供电，采用ticc2541的ble4.0协议栈ble-stack2.1.0设计、结合外部硬件定时器tpl511实现不定时长获取湿度传感器tgs5342获取的湿度数据、以及温度检测ntc电阻获取的温度数据进行广播包发送(广播数据包包含有电池电量、一氧化碳浓度、温度、自检等信息)，控制led指示灯显示监测器工作状态、处理用户按键输入请求。为降低监测器功耗，本设计将cc2541配置“不可发现，不可连接，可广播”模式以减少电量消耗。监测器还设计了一个外部硬件定时器tpl511，tpl511每隔一段时间将cc2541芯片从停机模式中唤醒进行数据采集，当cc2541芯片完成一轮数据采集、处理、广播流程后重新进入待机或者停止的低功耗模式。图1中的数据采集设备还设置有自检电路，以及用于放大tgs5342感测电信号的毫微功率放大电路lpv811。

如图1所示的现有技术方案存在以下不足：使用广播者模式禁止连接并定时唤醒，虽然低功耗性能较好，但实时性相对较差，无历史数据供追溯，采集数据的完整性较差；使用连接唤醒模式虽然获取实时数据实时性较高，但同样无历史数据追溯；若使用定时唤醒同时允许连接，则需要搭配网关大幅度增加设备成本才能实现历史数据的存储。

技术实现要素：

针对传统方案存在的上述不足，本发明提供一种基于低功耗蓝牙模块的传感器数据传输方法及系统，通过在采集设备端增设一个存储设备，实现在兼顾采集的环境数据完整性的前提下降低蓝牙采集设备的功耗。

本发明提供的技术方案具体实现为：

一种基于低功耗蓝牙模块的传感器数据传输方法，该方法包括：设置具有低功耗蓝牙模块的传感器设备同时在连接唤醒模式和定时唤醒模式下工作，分别执行上述各唤醒模式对应处理流程。所述传感器设备在所述低功耗状态下通过轮询的方式来确定其进入的唤醒模式的处理流程：轮询时先判断是否接收到有主机设备与其建立蓝牙连接的请求，若有、则进行连接唤醒模式下的处理流程，处理完成后进入低功耗状态，判断是否达到了所述定时唤醒模式的所述唤醒时间间隔；否则、判断是否达到了所述定时唤醒模式的所述唤醒时间间隔。当判断到达了所述唤醒时间间隔时、则进行定时唤醒模式下的处理流程，流程处理完成后进入所述低功耗状态；否则进行下一次轮询。

所述定时唤醒模式下的处理流程包括：所述传感器设备按照预设的唤醒时间间隔退出低功耗状态进行数据采集，将采集的数据附加时间信息/采集序号存储到该传感器设备的存储介质中，在这个阶段所述蓝牙模块不允许外部设备发现、连接；当完成一轮数据采集后所述传感器设备将进入并维持所述低功耗状态；其中、所述定时唤醒模式的维持时间可以由用户自由设置，默认的维持的时间为72小时；所述低功耗状态是指所述传感器设备不采集数据，所述蓝牙模块不传输数据的状态。所述连接唤醒模式下的处理流程包括：所述传感器设备检测到有主机设备发送蓝牙连接请求时，使所述蓝牙模块与所述主机设备建立连接并退出低功耗状态进行数据采集，将所述采集到的数据附加时间信息/采集序号通过所述连接实时传输给所述主机设备进行显示并存储到所述存储介质中；当所述主机设备断开所述连接时，该所述传感器设备将进入所述低功耗状态。

进一步地、所述传感器在定时唤醒模式的所述唤醒时间间隔可以由用户根据实际需求进行设置。所述主机设备在与所述传感器设备成功连接后，可以通过发送查询历史数据请求以获取所述存储介质中的历史数据；所述传感器设备在接收到所述请求后，从该存储介质中读取最近的预设时间段内的传感器数据，以多帧方式推送到所述主机设备形成坐标曲线进行显示。

优选地，所述传感器设备用于采集货物的温度和湿度，所述低功耗蓝牙模块为支持ble4.2&ble5协议的蓝牙芯片。

相应地，本发明还提供一种基于低功耗蓝牙模块的传感器数据传输系统，其特征在于，该系统包括：具有低功耗蓝牙模块的传感器设备，以及与所述传感器设备进行蓝牙通信的主机设备；其中、所述传感器设备同时在连接唤醒模式和定时唤醒模式下工作、分别执行上述各唤醒模式对应处理流程。所述传感器设备工作方式与上述基于低功耗蓝牙模块的传感器数据传输方法中传感器设备的工作方式相同。

附图说明

图1为一种现有的监控方案中的数据采集设备的结构示意图；

图2为本发明提供的基于低功耗蓝牙模块的传感器数据传输方法的主要流程图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案以及有益效果更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的基于低功耗蓝牙模块的传感器数据传输方法的主要流程如图2所示。该方法包括：在具有低功耗蓝牙模块的传感器设备上电初始化后，设置所述传感器设备同时在连接唤醒模式和定时唤醒模式下工作。所述传感器设备在所述低功耗状态下通过轮询的方式来确定其进入的唤醒模式的处理流程：轮询时先判断是否接收到有主机设备与其建立蓝牙连接的请求，若有、则进行连接唤醒模式下的处理流程，处理完成后进入低功耗状态，判断是否达到了所述定时唤醒模式的所述唤醒时间间隔；否则、判断是否达到了所述定时唤醒模式的所述唤醒时间间隔。当判断到达了所述唤醒时间间隔时、则进行定时唤醒模式下的处理流程，流程处理完成后进入所述低功耗状态；否则进行下一次轮询。其中、所述低功耗状态是指所述传感器设备不采集数据，所述蓝牙模块不传输数据的状态。

所述定时唤醒模式下的处理流程包括：所述传感器设备按照预设的唤醒时间间隔退出低功耗状态进行数据采集，将采集的数据附加时间信息/采集序号存储到该传感器设备的存储介质中，在这个阶段所述蓝牙模块不允许外部设备发现、连接；当完成一轮数据采集后所述传感器设备将进入并维持所述低功耗状态。

所述连接唤醒模式下的处理流程包括：所述传感器设备检测到有主机设备发送蓝牙连接请求时，使所述蓝牙模块与所述主机设备建立连接并退出低功耗状态进行数据采集，将所述采集到的数据附加时间信息/采集序号通过所述连接实时传输给所述主机设备进行显示并存储到所述存储介质中；当所述主机设备断开所述连接时，该所述传感器设备将进入所述低功耗状态。所述定时唤醒模式默认的维持的时间为72小时。

进一步地、所述传感器在定时唤醒模式下的所述唤醒时间间隔和所述维持时间可以由用户根据实际需求进行设置。此外，所述主机设备在与所述传感器设备成功连接后，可以通过发送查询历史数据请求以获取所述存储介质中的历史数据。所述传感器设备在接收到所述请求后，从该存储介质中读取最近的预设时间段内的传感器数据，以多帧方式推送到所述蓝牙主机设备形成坐标曲线进行显示。优先地，所述最近的预设时间段为距离发送查询历史数据请求的前48个小时。

为了保证所述传感器设备和主机设备的时钟同步，所述蓝牙主机设备在成功连接到所述传感器设备的低功耗蓝牙模块时，可以发送rtc同步帧到所述传感器设备，所述传感器设备根据该rtc同步帧进行本地时钟调整以实现和所述蓝牙主机设备的时钟同步。

优选地，所述传感器设备用于采集货物的温度和湿度，所述低功耗蓝牙模块为支持ble4.2&ble5协议蓝牙模块。

相应地，本发明还提供一种基于低功耗蓝牙模块的传感器数据传输系统，其特征在于，该系统包括：具有低功耗蓝牙模块的传感器设备，以及与所述传感器设备进行蓝牙通信的主机设备；其中、所述传感器设备同时在连接唤醒模式和定时唤醒模式下工作、分别执行上述各唤醒模式对应处理流程。其中，所述传感器设备工作方式与上述基于低功耗蓝牙模块的传感器数据传输方法中传感器设备的工作方式相同。

本发明提供的技术方案结合了低功耗蓝牙传输采集数据的连接唤醒模式和定时唤醒模式。通过在传感器设备端增加一个存储介质存储采集到的数据来保证数据的可追溯性。能够比较好兼顾采集数据完整性、可追溯性的要求和蓝牙采集设备低功耗的要求。