一种应用于移动群智感知网络节点的节能方法与流程

本发明涉及通信领域，更具体的说是涉及一种应用于移动群智感知网络节点的节能方法。

背景技术：

随着智能移动终端(包括手机、平板电脑等)的爆炸式增长，高速移动网络(4g、lte、5g)支撑下的移动互联网快速成长，群智感知计算出现并很快受到学术界、工业界及政府科研资助机构的高度重视。群智感知计算利用大量普通移动终端作为基本的感知单元，通过移动互联网进行协作，实现任务的分发和数据收集，最终完成信息有效利用，以解决现实生活中复杂和困难的问题。移动群智感知计算通过移动终端个体感知局部信息，然后收集并处理由各个个体提供的数据，用于更好地感知并理解现实世界，发现有用的知识和价值。基于智能移动终端的群智感知计算已经孕育了一批重要的应用与系统，包括实时路况感知、实时地图更新、公交车定位与跟踪、精确室内定位、环境影响研究等。随着移动群智感知计算技术的不断进步，更多高价值的应用被开发并逐渐进入社会生活的各个方面。可以预见，移动群智感知计算应用必将极大增强人们感知环境的能力，促进人们的生活水平，创造社会经济价值。

然而，移动群智感知系统有其鲜明的特征，对移动群智感知系统设计及应用开发带来诸多挑战。一般地，为保障移动群智感知系统终端节点的可移动性、便携性、配置的灵活性，移动终端节点大多采用电池供电。而这些电池所携带的能源往往是有限的。如何在有限的能源配备下高效地利用能源以支撑设备更持久的运转以收集更多有效的数据具有重大意义。为了使终端节点最大限度地节省功耗，就需要使其尽可能地关闭节点无线网卡的收发模块进入休眠状态，只在有数据收集、发送时醒来。节点休眠的时间越长、周期性醒来时间越短，消耗的能源也将更少。然而在密集环境下，同时醒来的站点越来越多，有限的频谱资源和激烈的信道竞争导致碰撞，使得节点不得不保持更长的“活跃”状态。通过在汇聚结点增加休眠控制模块，协调进入休眠状态的节点个数和休眠时长，降低移动终端节点的竞争冲突，以保障更优的数据收集能效。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种应用于移动群智感知网络节点的节能方法，能够减少ap节点的竞争冲突，同时减少移动终端的能源消耗。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种应用于移动群智感知网络节点的节能方法，包括云服务器、移动终端、数据中转站、休眠模块、gps定位模块；所述数据中转站与云服务器通信连接；所述gps定位模块设置在一ap节点上；所述休眠模块与ap节点连接，控制移动终端休眠与否；所述移动终端采集该终端周围的各个ap节点的节点端口信息以及该终端的gps定位信息，并且反馈给数据中转站，所述数据中转站将节点端口信息和gps定位信息打包发送至云服务器，云服务器接受该节点端口信息和gps定位信息，通过比对gps定位信息，将ap节点上位置距离移动终端最近的ap节点的节点端口信息发送给移动终端，移动终端选择对应节点端口信息的ap节点进行连接，同时云服务器发送休眠指令给距离该ap节点50米内的其他ap节点，此时各个休眠模块控制对应的ap节点进入休眠模式。

作为本发明的进一步改进，各个休眠模块控制休眠模式的ap节点轮流活跃，同时原本活跃的ap节点进入休眠状态，轮流间隔为2小时。

作为本发明的进一步改进，所述ap节点内设置有第一蓝牙模块，所述移动终端内设置有对应的第二蓝牙模块，ap节点通过第一蓝牙模块、第二蓝牙模之间的匹配通信将ap节点的节点端口信息以及gps定位信息传输给移动终端。

作为本发明的进一步改进，所述移动终端对周围的各个ap节点的节点端口信息以及该终端的gps定位信息采集完毕时，移动终端通过第一蓝牙模块和第二蓝牙模块之间的匹配通信将接收完毕的gps定位信息和节点端口信息发送给其中一个ap节点，该ap节点将接收到的gps定位信息和节点端口信息通过互联网反馈给数据中转站。

作为本发明的进一步改进，所述移动终端具有gprs通信模块，所述移动终端通过gprs通信模块反馈节点端口信息和gps定位信息给数据中转站。

作为本发明的进一步改进，所述移动终端超出ap节点直线距离50米时，所述移动终端重新采集周围ap节点的节点端口信息和gps定位信息，并通过互联网反馈节点端口信息和gps定位信息给数据中转站；所述数据中转站将节点端口信息和gps定位信息打包发送至云服务器，云服务器接受该节点端口信息和gps定位信息，通过比对gps定位信息，将ap节点上位置距离移动终端最近的ap节点的节点端口信息发送给移动终端，移动终端重新选择对应节点端口信息的ap节点进行连接。

作为本发明的进一步改进，所述数据中转站上设置有自适应夹持组件，所述自适应夹持组件包括底座、限制组件、夹持组件；所述底座与数据中转站固定连接；所述限制组件可拆卸的连接在夹持组件，且与夹持组件相配合，以限制夹持组件收紧；所述夹持组件安装在底座上；当限制组件被拆卸后，夹持组件收紧，以将底座夹持在外部物体上。

作为本发明的进一步改进，所述夹持组件包括发条、驱动齿轮、传动齿轮、棘轮、棘爪、限位杆、伸缩轴、装配座、夹持杆；所述发条、驱动齿轮、棘轮同轴固定，且均设置在装配座内，所述发条的相对外侧的一端与装配座的内壁固定连接；所述传动齿轮与驱动齿轮啮合，所述传动齿轮还与伸缩轴啮合，所述伸缩轴的一端与夹持杆啮合，所述夹持杆还滑动连接在装配座内；当传动齿轮转动时，带动伸缩轴收进装配座内或伸出装配座，进而带动夹持杆夹紧或者松开外部物体；所述限位杆的滑动连接在装配座内，所述限位杆的一端伸出装配座且固定连接有拉环，另一端与棘爪铰接，当限位杆插入到装配座内时，棘爪与棘轮相配合，以限制棘轮转动。

作为本发明的进一步改进，所述限位杆上固定连接有可形变的弹片，所述装配座内开设有配合弹片的限位槽，当弹片嵌入到限位槽中时对限位杆进行限位。

本发明的有益效果，设置的云服务器运算效率高，并且存储空间大，可以提高分析的速率，此时手机还将自己搜索到的定位信息发送给数据中转站，数据中转站可以管辖一片区域的ap节点，能够让云服务器接收到的数据具有区域性，同时减少云服务器的工作量，方便云服务器直接进行归类；设置的休眠模块方便对ap节点进行控制，使其进入休眠状态或者活跃状态；gps定位模块可以定位各个ap节点的位置，方便云服务器进行高效比对，通过控制大部分的ap节点进入休眠状态，此时就可以减少ap节点的功耗，也可以避免ap节点过多而占用过多的频段资源，同时也减少争抢信道的碰撞，也可以减少用户手机不断搜索ap节点的耗能，还能够增加用户手机接入的流畅度。

附图说明

图1为本发明的部件连接关系示意图；

图2为本发明的ap节点和移动终端连接示意图；

图3为本发明的自适应夹持组件结构示意图；

图4为本发明的自适应夹持组件外部结构示意图；

图5为本发明图3中a部放大示意图；

图6为本发明图3中b部放大示意图。

附图标号：1、云服务器；2、移动终端；21、第二蓝牙模块；3、数据中转站；4、休眠模块；5、gps定位模块；6、ap节点；61、第一蓝牙模块；7、自适应夹持组件；71、底座；72、限制组件；73、夹持组件；731、发条；732、驱动齿轮；733、传动齿轮；734、棘轮；735、棘爪；736、限位杆；737、伸缩轴；738、装配座；739、夹持杆；8、拉环；91、弹片；92、限位槽。

具体实施方式

下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。

参照图1-6所示，本实施例的一种应用于移动群智感知网络节点的节能方法，包括云服务器1、移动终端2、数据中转站3、休眠模块4、gps定位模块5；所述数据中转站3与云服务器1通信连接；所述gps定位模块5设置在一ap节点6上；所述休眠模块4与ap节点6连接，控制移动终端2休眠与否；所述移动终端2采集该终端周围的各个ap节点6的节点端口信息以及该终端的gps定位信息，并且反馈给数据中转站3，所述数据中转站3将节点端口信息和gps定位信息打包发送至云服务器1，云服务器1接受该节点端口信息和gps定位信息，通过比对gps定位信息，将ap节点6上位置距离移动终端2最近的ap节点6的节点端口信息发送给移动终端2，移动终端2选择对应节点端口信息的ap节点6进行连接，同时云服务器1发送休眠指令给距离该ap节点650米内的其他ap节点6，此时各个休眠模块4控制对应的ap节点6进入休眠模式。

通过上述技术方案，本方案以手机作为移动终端2为例，当首次有用户进入到高密度ap节点6环境下时，移动终端2采集用户周围半径10米左右的所有ap节点6的节点端口信息以及该终端的gps定位信息，收集完毕之后用户通过手机的蓝牙或者数据线等通信方式传输给数据中转站3，此时中转站通过因特网传输至云服务器1，现有手机都具有gps定位功能，此时手机还将自己搜索到的定位信息发送给数据中转站3，通过数据中转站3一起发送给云服务器1，云服务器1比对用户手机的定位信息与ap节点6的gps定位信息，将与用户手机的定位信息最近的ap节点6的节点端口信息发送给数据中转站3，并通过数据中转站3将该节点端口信息反馈给用户的手机，此时用户的手机选择连接该ap节点6进行连接，同时云服务器1发送休眠指令给剩余的ap节点6，接收到休眠指令的ap节点6会在休眠模块4控制下进入休眠状态；休眠模块4可以采用stm32系列微控制器及其外围电路构成的具有控制功能以及信号传输功能的电路模块，通过给ap节点6内的电路板发送休眠信号使其进入休眠状态，停止向外发射无线信号；此时就可以减少ap节点6的功耗，也可以避免占用过多的频段资源，同时也减少争抢信道的碰撞，也可以减少用户手机不断搜索ap节点6的耗能；本方案中50米仅为本方案中的优选距离，随着科技发展，该距离会越来越长。

作为改进的一种具体实施方式，各个休眠模块4控制休眠模式的ap节点6轮流活跃，同时原本活跃的ap节点6进入休眠状态，轮流间隔为2小时。

通过上述技术方案，各个ap节点6轮流活跃，可以平均分配工作量，可以避免单一的ap节点6过度运作而导致设备工作不稳定，通过轮流活跃的方式可以增加ap节点6运行的稳定性，同时能够保持频段的平均分配。其中2小时为本方案的当前优选时长，随着科技发展，该时长会有所变化，该设定可以让周围的ap节点6充分进行活跃和休息，如果有单一的节点出现故障也可以在2小时后自动切换其他节点，之后就能够提供足够的时间供维修人员进行维修。

作为改进的一种具体实施方式，所述ap节点6内设置有第一蓝牙模块61，所述移动终端2内设置有对应的第二蓝牙模块21，所述数据中转站3内设置有第三蓝牙模块，ap节点6通过第一蓝牙模块61、第二蓝牙模之间的匹配通信将gps定位信息以及该ap节点6的节点端口信息传输给移动终端2，移动终端2通过第二蓝牙模块21、第三蓝牙模块之间的匹配通信将收集到的所有ap节点6的节点端口信息和gps定位信息发送给数据中转站3。

通过上述技术方案，通过第一蓝牙模块61和第二蓝牙模块21之间的相匹配进行数据传输，可以高效的收集周围所有的ap节点6的节点端口信息和gps定位信息，并且不会有产生额外的通信费用，避免用户在没有通信费用余额的情况下不能连接进入网络，就无法将手机到的ap节点6的节点端口信息发送给数据中转站3，进而导致无法让。

作为改进的一种具体实施方式，所述移动终端2对周围的各个ap节点6的节点端口信息以及该终端的gps定位信息采集完毕时，移动终端2通过第一蓝牙模块61和第二蓝牙模块21之间的匹配通信将接收完毕的gps定位信息和节点端口信息发送给其中一个ap节点6，该ap节点6将接收到的gps定位信息和节点端口信息通过ap节点6与数据中转站3之间的通信反馈给数据中转站3。

通过上述技术方案，用户的手机搜集完所有的gps定位信息以及节点端口信息时，手机通过第一蓝牙模块61与周围的其中一个ap节点6进行连接，此时通过第一蓝牙模块61与第二蓝牙模块21的匹配通信，用户的手机就可以将收集到的gps定位信息和节点端口信息传输给连接上的ap节点6，然后通过ap节点6将该数据通过互联网传输给数据中转站3，再通过数据中转站3转发给云服务器1，通过数据中转站3可以管辖一片区域的ap节点6，能够让云服务器1接收到的数据具有区域性，同时减少云服务器1的工作量，方便云服务器1直接进行归类，并且通过ap节点6接收手机的数据在转发给数据中转站3来说，减少了手机的功能要求，也不必在数据中转站3中额外设置通信模块与手机进行连接，一定程度上节省了成本。

作为改进的一种具体实施方式，所述移动终端2具有gprs通信模块，所述移动终端2通过gprs通信模块反馈节点端口信息和gps定位信息给数据中转站3。

通过上述技术方案，如果用户的手机话费余额充足，可以直接通过gprs通信模块，将用户手机接收到的节点端口信息和gps定位信息发送给数据中转站3。信号传输更加直接，减少信号转发过程中数据丢失的可能性。

作为改进的一种具体实施方式，所述移动终端2超出ap节点6直线距离50米时，所述移动终端2重新采集周围ap节点6的节点端口信息和gps定位信息，并通过互联网反馈节点端口信息和gps定位信息给数据中转站3；所述数据中转站3将节点端口信息和gps定位信息打包发送至云服务器1，云服务器1接受该节点端口信息和gps定位信息，通过比对gps定位信息，将ap节点6上位置距离移动终端2最近的ap节点6的节点端口信息发送给移动终端2，移动终端2重新选择对应节点端口信息的ap节点6进行连接。

通过上述技术方案，由于手机已经通过ap节点6接入互联网，在户外，现有的ap节点6的射频覆盖面积可以达到半径100米，此时用户携带手机与ap节点6之间的直线距离达到或者超过50米时，手机就会重新搜索其周围的ap节点6，此时会重新搜索到未进入休眠状态的ap节点6，然后重选在通过云服务器1比对和选择后反馈给手机，手机再选择新的ap节点6进行连接，此时云服务器1再发送休眠指令给剩余的ap节点6，通过休眠模块4控制其进入休眠状态，经过一轮循环之后ap节点6密集地的ap节点6大部分进入休眠状态并且轮流活跃，大幅度减小信道竞争产生的碰撞；同时增加了移动终端2接入网络的流畅性，避免移动终端2长时间处于搜索ap节点6的活跃状态，能够节省移动终端2的电能消耗。

作为改进的一种具体实施方式，所述数据中转站3上设置有自适应夹持组件7，所述自适应夹持组件7包括底座71、限制组件72、夹持组件73；所述底座71与数据中转站3固定连接；所述限制组件72可拆卸的连接在夹持组件73，且与夹持组件73相配合，以限制夹持组件73收紧；所述夹持组件73安装在底座71上；当限制组件72被拆卸后，夹持组件73收紧，以将底座71夹持在外部物体上。

通过上述技术方案，当用户需要将数据中转站3安装在路边的栏杆上、灯杆上、电线杆上或者其他一些柱形的物体上时，可以先通过将夹持组件73放在外部物体上，然后将限制组件72从夹持组件73上拆下，此时限制组件72接触对夹持组件73的限制作用，夹持组件73会收紧，进而将底座71牢牢夹在外部物体上，进而快速安装数据中转站3，由此可以增加安装的效率，降低高空装配的难度，由此可以降低高空作业的危险程度。

作为改进的一种具体实施方式，所述夹持组件73包括发条731、驱动齿轮732、传动齿轮733、棘轮734、棘爪735、限位杆736、伸缩轴737、装配座738、夹持杆739；所述发条731、驱动齿轮732、棘轮734同轴固定，且均设置在装配座738内，所述发条731的相对外侧的一端与装配座738的内壁固定连接；所述传动齿轮733与驱动齿轮732啮合，所述传动齿轮733还与伸缩轴737啮合，所述伸缩轴737的一端与夹持杆739啮合，所述夹持杆739还滑动连接在装配座738内；当传动齿轮733转动时，带动伸缩轴737收进装配座738内或伸出装配座738，进而带动夹持杆739夹紧或者松开外部物体；所述限位杆736的滑动连接在装配座738内，所述限位杆736的一端伸出装配座738且固定连接有拉环8，另一端与棘爪735铰接，当限位杆736插入到装配座738内时，棘爪735与棘轮734相配合，以限制棘轮734转动。

通过上述技术方案，在出厂的默认状态下，发条731为卷紧状态，同时棘爪735限制棘轮734转动，使得它们同时连接的转轴不能转动，于是发条731不能释放弹性势能，此时发条731存储弹性势能。当用户拉动拉环8时，限位杆736从装配座738中滑出，带着棘爪735从棘轮734上脱离，此时棘轮734不在受棘爪735限位，此时发条731释放弹性势能，带动转轴转动，进而通过驱动齿轮732带动传动齿轮733转动，此时传动齿轮733转动带动与其啮合的伸缩轴737(侧面开设有齿，与传动齿轮733啮合)收进装配座738内，此时伸缩轴737拉动夹持杆739，通过夹持杆739与底座71配合夹合外部物体，进而将数据中转站3安装在外部物体上。

作为改进的一种具体实施方式，所述限位杆736上固定连接有可形变的弹片91，所述装配座738内开设有配合弹片91的限位槽92，当弹片91嵌入到限位槽92中时对限位杆736进行限位。

通过上述技术方案，当限位杆736处于出厂默认状态时，弹片91与限位槽92配合，弹片91嵌入在限位槽92中，此时可以增加棘轮734与棘爪735配合时的稳定性，避免限位杆736从装配座738内意外脱出，增加使用时的稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。