物联网设备无线组网方法

技术领域

本发明属于通信、物联网、工程数字化技术领域，具体涉及一种物联网设备无线组网方法，尤其是一种输电物联网无线远距离链式自组网方法。

背景技术

无线技术使得设备在不需要有线电缆情况下能够建立网络连接并实现彼此之间的通信，物联网无线通信技术主要分为两类：一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术；另一类是广域网通信技术（low-power Wide-Area Network，LPWAN）。LPWAN又可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术；另一类是工作于授权频谱下3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等，高速率业务主要使用3G、4G技术、中等速率主要使用GPRS技术。

NB-IOT基于蜂窝的窄带物联网（Narrow Band Internet of Things, NB-IoT）成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

LoRa属于无线通信技术中的一种，典型特点是距离远、功耗低。速率相对较低，可视为网络通信中的物理层实现，要实现LoRaWAN功能需要使用软件来实现LoRaWAN协议，要实现网络通信功能，还需要增加一个网关。

ZigBee 是一项开放性的全球化标准，专为 M2M 网络而设计。该技术具有低成本、低功耗的特点，同时具有低延迟和低占空比特性，允许产品最大限度地延长电池寿命。ZigBee 协议提供128位AES加密。该技术将多个设备同时连接在一起的能力使其成为家庭网络环境的理想选择，但在兼容性和通用性方面较差。

WiFi 使用无线电波（RF）来实现两个设备之间的相互通信。该技术常用于将电脑、平板和手机等设备连接到路由器从而实现上网。 实际上，它可以用于任何两个硬件设备的连接。WiFi 是由 IEEE 制定的运行在 802.11标准的本地无线网络。WiFi 既可以使用全球2.4GHz UHF频段也可以使用5GHz SHF ISM无线电频段。

在电力系统变电站工程和输电线路工程基建现场的智慧物联感知建设或在线监测项目中大多数采用无线通信技术解决监测数据信息的实时回传问题，其中主要的技术方案和解决思路为租用公网无线通信网络数据通道，监测终端与监测主机之间采用公网无线通信的方式进行数据传输，组网方式为一个位于基站的监测主机对应多个监测终端的星型网络。

变电站工程和输电线路工程基建现场，尤其是输电线路工程无可靠电源供给，现场通讯信号覆盖情况差，大多数的输电线路工程现场无通讯信号覆盖，无信号覆盖的区域甚至长达数十公里乃至数百公里，现场智能感知和数据回传的问题凸显并亟待解决。如何在无通讯信号和通讯信号弱的区域下实现监测装置数据的可靠回传，仍面临以下具体问题：

（1）由于现阶段比较普遍的技术方案是采用4G的通信方式，在运营商信号无法覆盖或不稳定的区域或区段，仍存在盲区。

（2）现有在线监测装置分别通过sim卡上送业务系统，通道利用率低，通信费用高，需要通过接入节点装置降低通信成本。

（3）传统的输电线路工程现场的监测设备布置方案中，各个应用场景的在线监测系统各自独立建设，即同一现场不同应用场景的传感设备、采集数据、计算和通信资源等未实现充分的共享共用，多个系统相互独立，数据互联共享难以实现，存在采集终端重复建设、数据重复采集的现象。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种物联网设备无线组网方法，设计了“窄带无线组网+增强宽带远距离传输”分段配置通讯方案，就地监控装置与节点通信装置采用窄带通讯，适用于变电站工程中电气设备安装监测传感信息的统一汇聚采集以及各个单元的无线组网；接入节点装置与监控后台之间采用增强宽带通信，加上所设计的特殊的时隙调度机制，不仅满足复杂环境下信号远距离传输的可靠性要求，同时满足信号高速传输的需要。

更进一步地，其还可以通过无线休眠调度机制和节点设备低功率运行调度机制，实现节点设备和传感单元的低功耗运行，解决变电站工程智慧工地现场通信网络物联网节点设备在长期阴雨天气等恶劣天气情况下监测设备在线率较低的难题，提升物联网节点设备长期运行在线率和可靠性，为变电站工程智慧工地安全可靠运行提供有力技术支撑，实现电网灾变全天候自主预警及智慧决策，对变电站工程基建阶段的现场管理提供长效持续、不间断的解决方案。

本发明具体采用以下技术方案：

一种物联网设备无线组网方法，包括就地监控装置与节点通信装置的组网连接过程，以及接入节点装置与监控后台之间的组网连接过程；

其中，对就地监控装置与节点通信装置采用窄带通讯进行组网连接，用于变电站工程中电气设备安装监测传感信息的统一汇聚采集以及各个单元的无线组网，形成无线自组网；

所述无线自组网包括：接入节点装置、一级或多级汇聚节点及其对应的传感单元；

对所述无线自组网采用多跳网络拓扑，网络中汇聚节点作为中继节点，传感器、汇聚节点通过给定信道的上行链路和下行链路连接，最终连接至接入节点装置，通过通信时隙分配机制，以实现传感数据逐级多跳的可靠传输；

所述接入节点装置负责周期发送无线通信时隙信息、下级设备随机接入注册及所接入设备的通信时隙调度；每一级汇聚节点及传感单元根据接收的时隙信息周期报文逐级发送随机接入申请和时隙申请，逐层构建自组网网络；

对接入节点装置与监控后台之间采用增强宽带通信进行组网连接。

进一步地，网络设备信息注册及拓扑结构管理由接入节点装置统一操作和管理，全网设备通信时隙也由接入节点装置统一分配和管理。

进一步地，所述无线自组网的通信时隙分配机制具体包括以下步骤：

步骤S1：接入节点装置周期性发送广播包，第一级汇聚节点通过接收广播包实现与接入节点装置的时间同步；

步骤S2：接入节点装置发送包含当前通信时隙分配信息的调度控制包，第一级汇聚节点接收到接入节点装置发送的调度控制包后，解析出当前时隙分配信息，并从未分配的时隙中选择其中一个时隙，向接入节点装置发送包含设备ID标识和通信地址信息的随机接入申请报文；接入节点装置收到汇聚节点发送的申请后，进行设备注册；随后发送包含注册设备ID和地址信息的调度控制包，第一级汇聚节点收到包含本设备ID信息的控制包表示发送申请注册应答成功；

步骤S3：接入节点装置对已经成功注册的第一级汇聚节点进行USCH时隙调度，分配进行广播的时隙号，第一级汇聚节点按照分配的时隙转发广播包；

步骤S4：第二级汇聚节点接收到第一级汇聚节点转发的广播包，进行时间同步，并开始随机接入的过程，并以此类推完成第N级汇聚节点的注册及调度，其中N为大于等于2的自然数；

步骤S5：第N级下的无线协议转换器和就地部署的感知传感器接收到广播后，逐级向上发送注册请求，直到接入节点装置回复注册响应完成注册过程；组网成功后感知传感器的数据通过汇聚节点装置的转发实现到接入节点装置的远距离传输。

进一步地，在所述无线自组网的休眠调度机制中：

所述接入节点装置用于所有节点设备的休眠时间分配和休眠调度控制；所述汇聚节点及传感单元根据接入节点装置调度分配的休眠时间休眠，以实现低功耗运行；

第一级汇聚节点休眠调度控制包括以下过程：

步骤S101：接入节点装置周期性发送广播同步包，第一级汇聚节点通过接收广播包实现与接入节点装置的时间同步；

步骤S102：第一级汇聚节点从同步包中解析接入节点装置休眠时刻信息，等待接入节点装置唤醒，发送休眠调度申请，申请信息中包含第一级汇聚节点数据通信最短周期；

步骤S103：接入节点装置接收到第一级汇聚节点发送的休眠调度申请后，根据当前节点调度时间安排第一级汇聚节点上送周期信息形成该第一级汇聚节点休眠唤醒时刻表，并添加到全网节点休眠调度配置表，然后再将休眠调度结果通过休眠调度指令下发给第一级汇聚节点；

步骤S104：第一级汇聚节点接收到休眠调度指令后，生成单元工作日程，并开始唤醒时间计时；

步骤S105：第一级汇聚节点根据本单元工作状态，决定是否休眠，若要休眠，待本次数据收发处理完毕后，自动进入休眠状态；

步骤S106：当唤醒计时结束后，第一级汇聚节点自动唤醒进入工作状态，接收传感数据，等待接入节点装置唤醒时隙，上传传感数据；

步骤S107：接入节点装置接收存储传感数据。

进一步地，第一级传感单元休眠调度控制包括以下过程：

步骤S111：接入节点装置周期性发送广播包，第一级传感单元通过接收广播包实现与接入节点装置的时间同步；

步骤S112：第一级传感单元从同步包中解析接入节点装置休眠时刻信息，等待接入节点装置唤醒，发送休眠调度申请，申请信息中包含第一级传感单元数据上送周期；

步骤S113：接入节点装置接收到第一级传感单元发送的休眠调度申请后，根据当前节点调度时间安排第一级传感单元周期信息制定全网节点休眠唤醒调度配置表，并将休眠调度结果通过休眠调度指令下发给第一级传感单元；

步骤S114：第一级传感单元接收到休眠调度指令后，生成单元工作日程，并开始唤醒时间计时；

步骤S115：第一级传感单元根据单元工作状态，决定是否休眠，若要休眠，待本次数据收发处理完毕后，自动进入休眠状态；

步骤S116：当唤醒计时结束后，第一级传感单元自动唤醒进入工作状态，开始采集数据；

步骤S117：数据采集完毕后，判断当前是否为本单元上传时隙，若是则上传数据，否则等待，直至本单元上传时隙，上送传感数据；

步骤S118：接入节点装置接收存储传感数据。

进一步地，第N级汇聚节点休眠调度控制包括以下过程，其中N为大于等于二的自然数：

步骤S201：接入节点装置周期性发送广播包，第N级汇聚节点通过接收上级汇聚节点转发的广播包后，实现与接入节点装置时间同步；

步骤S202：第N级汇聚节点从同步包中解析上级汇聚节点休眠时隙信息，等待上级汇聚节点唤醒，发送休眠调度申请，申请信息中包含第N级汇聚节点数据通信最短周期；

步骤S203：第N-1级汇聚节点接收到第N级汇聚节点发送的休眠调度申请后，缓存当前休眠调度申请，等待接入节点装置唤醒时转发休眠调度申请；

步骤S204：接入节点装置接收到第N级汇聚节点发送的休眠调度申请后，根据当前节点调度时间安排第N级汇聚节点上送周期信息形成该第N级汇聚节点休眠唤醒时刻表，并添加到全网节点休眠调度配置表；

步骤S205：接入节点装置等待第N-1级汇聚节点唤醒时隙，将第N级汇聚节点的休眠调度结果通过休眠调度指令下发给第N-1级汇聚节点；

步骤S206：第N-1级汇聚节点接收到发送的休眠调度申请后，缓存当前休眠调度申请，按照新的休眠调度结果更新单元休眠工作日程，以便能接收相应第N级汇聚节点数据，同时向第N级汇聚节点转发休眠调度申请；

步骤S207：第N级汇聚节点接收到休眠调度指令后，生成单元工作日程，并开始唤醒时间计时；

步骤S208：第N级汇聚节点根据单元工作状态，决定是否休眠，若要休眠，待本次数据收发处理完毕后，自动进入休眠状态；

步骤S209：当唤醒计时结束后，第N级汇聚节点自动唤醒进入工作状态，接收传感数据；

步骤S210：等待上级汇聚节点唤醒，上传传感数据；

步骤S211：第N-1级汇聚节点接收到传感单元发送的传感数据后，缓存当前传感数据包，等待接入节点装置唤醒，转发传感数据包；

步骤S212：接入节点装置接收存储传感数据。

进一步地，第N级传感单元休眠调度控制包括以下过程，其中N为大于等于二的自然数：

步骤S221：接入节点装置周期性发送广播包，第N级传感单元通过接收上级汇聚节点转发的广播包后，实现与接入节点装置时间同步；

步骤S222：第N级传感单元从同步包中解析上级汇聚节点休眠时隙信息，等待上级汇聚节点唤醒，发送休眠调度申请，申请信息中包含传感单元数据上送周期；

步骤S223：第N-1级汇聚节点接收到第N级传感单元发送的休眠调度申请后，缓存当前休眠调度申请，等待接入节点装置唤醒，转发休眠调度申请；

步骤S224：接入节点装置接收到第N级传感单元发送的休眠调度申请后，根据当前节点调度时间安排第N级汇聚节点上送周期信息形成该第N级传感单元休眠唤醒时刻表，并添加到全网节点休眠调度配置表；

步骤S225：接入节点装置等待第N-1级汇聚节点唤醒时隙，将第N级传感单元的休眠调度结果通过休眠调度指令下发给第N级汇聚节点；

步骤S226：第N级汇聚节点接收到发送的休眠调度申请后，缓存当前休眠调度申请，按照新的休眠调度结果更新单元休眠工作日程，以便能接收对应传感单元的数据，同时向第N级传感单元转发休眠调度申请；

步骤S227：第N级传感单元接收到休眠调度指令后，生成单元工作日程，并开始唤醒时间计时；

步骤S228：第N级传感单元根据单元工作状态，决定是否休眠，若要休眠，待本次数据收发处理完毕后，自动进入休眠状态；

步骤S229：当唤醒计时结束后，第N级传感单元自动唤醒进入工作状态，开始采集数据；

步骤S230：等待上级汇聚节点唤醒，上传传感数据；

步骤S231：第N-1级汇聚节点接收到传感单元发送的传感数据后，缓存当前传感数据包，等待接入节点装置唤醒，转发传感数据包；

步骤S232：接入节点装置接收存储传感数据。

进一步地，所述接入节点装置基于所连汇聚节点休眠唤醒时刻表，在汇聚节点唤醒时刻下发控制指令，实现包括参数修改和程序升级的控制指令的下发及信息交互。

进一步地，所述接入单元基于所连传感单元休眠唤醒时刻表，在传感单元唤醒时刻下发控制指令，实现包括参数修改和程序升级的控制指令的下发及信息交互。

与现有技术相比，本发明及其优选方案设计了“窄带无线组网+增强宽带远距离传输”分段配置通讯方案，就地监控装置与节点通信装置采用窄带通讯，适用于变电站工程中电气设备安装监测传感信息的统一汇聚采集以及各个单元的无线组网；接入节点装置与监控后台之间采用增强宽带通信，加上所设计的特殊的时隙调度机制，不仅满足复杂环境下信号远距离传输的可靠性要求，同时满足信号高速传输的需要。

更进一步地，其还可以通过无线休眠调度机制和节点设备低功率运行调度机制，实现节点设备和传感单元的低功耗运行，解决变电站工程智慧工地现场通信网络物联网节点设备在长期阴雨天气等恶劣天气情况下监测设备在线率较低的难题，提升物联网节点设备长期运行在线率和可靠性，为变电站工程智慧工地安全可靠运行提供有力技术支撑，实现电网灾变全天候自主预警及智慧决策，对变电站工程基建阶段的现场管理提供长效持续、不间断的解决方案。

能够提供可靠的物联网络，解决输电线路在线监测传感单元数据统一汇聚、统一接入、无信号区链式组网及提高设备可靠性等难题，实现各类感知设备统一接入、数据解析及数据转发，满足灵活组网和不同场景覆盖需求，实现输电专业数据的集约化、规范化管理和互联互通，结合实际应用深度挖掘数据价值，提升状态信息实时感知、电网自主预警及智慧决策能力，实现与资源和数据有效共享。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例物联网设备组网示意图。

图2为本发明实施例无线自组网的通信时隙分配机制流程示意图。

图3为本发明实施例无线自组网结构采用多跳网络拓扑图。

图4为本发明实施例通信时隙分配机制随机接入过程示意图。

图5为本发明实施例通信时隙分配机制预注册分配过程示意图。

图6为本发明实施例无线自组网的休眠调度机制流程示意图。

具体实施方式

为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：

下面将结合本发明实施例中附图，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的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处的附图中的描述和示出的组件可以以不同配置来组合设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的选定实施例的详细描述并非为了限制要求保护的本发明的范围，而是仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本实施例方案首先设计了“窄带无线组网+增强宽带远距离传输”分段配置通讯方案，就地监控装置与节点通信装置采用窄带通讯，适用于变电站工程中电气设备安装监测传感信息的统一汇聚采集以及各个单元的无线组网；接入节点装置与监控后台之间采用增强宽带通信，不仅满足复杂环境下信号远距离传输的可靠性要求，同时满足信号高速传输的需要。

作为优选，本实施例采用“簇型+链式” 拓扑结构，通过通信时隙分配和休眠调度机制，实现传感数据逐塔多跳可靠传输，构建电网输电线路物联通信网络，尤其是变电站工程和输电线路工程现场的物联通信网络，从而实现传感数据的统一汇聚和转发，解决输电线路在线监测传感单元数据统一汇聚、统一接入、无信号区链式组网及提高设备可靠性等问题，以及解决通信信号不能有效覆盖区域及信号弱区域的监测设备信息上送问题，实现各类感知设备统一接入、数据解析及数据转发，满足灵活组网和不同场景覆盖的需求，实现电网输电线路感知数据的集约化、规范化管理和互联互通应用。在此基础上，可以进一步结合实际应用深度挖掘数据价值，提升状态信息实时感知、电网自主预警及智慧决策能力，实现与各专业、各部门、各行业间资源和数据的有效共享。

在此基础上，如图3所示，本实施例的无线自组网系统包括接入节点、汇聚节点及传感单元三部分，接入节点负责周期发送无线通信时隙信息、下级设备随机接入注册及所接入设备的通信时隙调度；每一级汇聚节点及传感单元根据接收的时隙信息周期报文逐级发送随机接入申请和时隙申请，逐层构建自组网网络。

无线自组网结构采用多跳网络拓扑，网络中汇聚节点作为中继节点，传感器、汇聚节点通过给定信道的上行链路和下行链路连接，最终统一汇入接入节点，完成可靠的通信传输。

网络设备信息注册及拓扑结构管理由接入节点装置统一操作和管理，全网设备通信时隙也由接入节点装置统一分配和管理。

如图2、图4、图5所示，在本实施例提供的无线自组网的通信时隙分配机制中，具体包括以下过程：

（1）接入节点装置周期性发送广播包，第一级汇聚节点通过接收广播包实现与接入节点的时间同步。

（2）接入节点装置发送包含当前通信时隙分配信息的调度控制包，第一级汇聚节点接收到接入节点发送的调度控制包后，解析出当前时隙分配信息，并从未分配的时隙中选择其中一个时隙，向接入节点发送包含设备ID标识和通信地址信息的随机接入申请报文；接入节点收到汇聚节点发送的申请后，进行设备注册；随后发送包含注册设备ID和地址信息的调度控制包，第一级汇聚节点收到包含本设备ID信息的控制包表示发送申请注册应答成功。

（3）接入节点装置对已经成功注册的第一级汇聚节点进行USCH时隙调度，分配好进行广播的时隙号，第一级汇聚节点按照分配的时隙转发广播包。

（4）第二级汇聚节点接收到第一级汇聚节点转发的广播包，同样实现时间同步，并开始随机接入的过程。以此类推完成第N级汇聚节点的注册及调度。

（5）第N级下的无线协议转换器和就地部署的感知传感器接收到广播后，逐级向上发送注册请求，直到接入节点装置回复注册响应完成注册过程。组网成功后感知传感器的数据就可通过汇聚节点装置的转发实现到接入节点的远距离传输。

作为优选，更进一步的流程说明参见以下步骤：

（1）接入节点装置周期性发送广播包，第一级汇聚节点通过接收广播包实现与接入节点的时间同步。

（2）接入节点装置发送包含当前通信时隙分配信息的调度控制包，第一级汇聚节点接收到接入节点发送的调度控制包后，解析出当前时隙分配信息，并从未分配的时隙中选择其中一个时隙，向接入节点发送包含设备ID标识和通信地址信息的随机接入申请报文；接入节点收到汇聚节点发送的申请后，进行设备注册；随后发送包含注册设备ID和地址信息的调度控制包，第一级汇聚节点收到包含本设备ID信息的控制包表示发送申请注册应答成功。

（3）接入节点装置根据已配置上传周期、上传数据长度等信息的注册设备进行时隙调度表配置，下发通信时隙调度指令给第一级汇聚节点及第一级传感单元，第一级汇聚节点及第一级传感单元根据接收的调度指令保存确认本设备的通信时隙，并根据指定的时隙发送时隙调度确认包。

（4）接入节点装置本地如无注册设备上传周期、上传数据长度等信息，则根据汇聚节点或传感单元随机信道请求增加临时的通信时隙配置时隙调度表，以（3）过程实现时隙调度。

（5）接入节点装置对已经全部注网的第一级汇聚节点或传感单元进行时隙调度，给每一台第一级汇聚节点分配好进行广播的时隙号，以错开每台第一级汇聚节点转发广播包和时隙调度控制包的时间点。

（6）所有已经分配好转发时隙号的第一级汇聚节点在接下来的每个广播周期按照各自分配的时隙转发接收到广播包。

（7）第二级汇聚节点或第二级传感器接收到第一级汇聚节点转发的广播包，同样实现时间同步。

（8）第一级汇聚节点如（2）发送包含当前通信时隙分配信息的调度控制包，第二级汇聚节点及第二级传感单元接收到接入节点发送的调度控制包后，解析出当前时隙分配信息，并从未分配的时隙中选择其中一个时隙，向第一级汇聚节点发送包含设备ID标识和通信地址信息的随机接入申请报文；第一级汇聚节点接收到接入申请报文后，按照分配的时隙转发给接入节点；接入节点收到第二级汇聚节点发送的申请后，进行设备注册；随后发送包含注册设备ID和地址信息的调度控制包，第一级汇聚节点收到包含本设备ID信息的控制包后，注册该设备信息并转发给申请的设备，第二级汇聚节点或第二级传感器接收到包含本设备ID信息的控制包后发送注册成功应答。

（9）接入节点装置同样根据已配置上传周期、上传数据长度等信息或随机信道请求增加临时通信时隙对第二级注册设备进行时隙调度表配置，并下发通信时隙调度指令，经第一级汇聚节点发给第二级汇聚节点或传感单元，第二级汇聚节点及第二级传感单元根据接收的调度指令保存确认本设备的通信时隙，并根据指定的时隙发送时隙调度确认包。

（10）以此类推，完成第三级及所有从属设备在接入节点端的注册及调度。

如图6所示，在本发明的一个较佳实施例中，进一步提供了一种无线自组网的休眠调度机制。

在该优选实例中，提供的低功耗无线网络系统包括接入节点装置、至少两级汇聚节点及传感单元，在本实施例中主要体现两级汇聚节点情况下的实施方式，可以在两级的基础上拓展至更多级的情形。

其中，接入节点装置用于所有节点设备的休眠时间分配和休眠调度控制；所述汇聚节点及传感单元根据接入节点装置调度分配的休眠时间休眠，以实现低功耗运行。

作为优选，本实施例接入节点装置基于嵌入式系统硬件架构开发，采用低功耗机制，搭载边缘计算框架以及容器技术，具有数据采集、数据处理、逻辑计算、数据交互、外部调试接口等功能，支持《输变电设备物联网微功率无线网通信协议》、《输变电设备物联网节点设备无线无线组网协议》和《输变电设备物联网传感器数据规范》。

接入节点装置主要包含CPU模块、数据上行通信模块、数据下行通信模块、电源以及机箱。CPU模块负责兼容各种感知传感单元的数据交互规约，实现各类感知数据的汇聚采集，实行数据计算、处理、存储和资源分配；数据上行通信模块提供与智慧管控后台的通信接口，实现上层通信交互；数据下行通信模块负责与感知层设备通讯，包括汇聚节点装置、无线协议转换器以及其他微功率和低功耗传感器，支持1000个下属单元的接入。

第一方面，本实施例提供了一种第一级汇聚节点休眠调度控制方法，包括：

（1）接入节点装置周期性发送广播同步包，汇聚节点通过接收广播包实现与接入节点装置的时间同步；

（2）汇聚节点从同步包中解析接入节点装置休眠时刻信息，等待接入节点装置唤醒，发送休眠调度申请，申请信息中包含汇聚节点数据通信最短周期；

（3）接入节点装置接收到汇聚节点发送的休眠调度申请后，根据当前节点调度时间安排汇聚节点上送周期信息形成该汇聚节点休眠唤醒时刻表，并添加到全网节点休眠调度配置表，然后再将休眠调度结果通过休眠调度指令下发给汇聚节点；

（4）汇聚节点接收到休眠调度指令后，生成单元工作日程，并开始唤醒时间计时；

（5）汇聚节点根据单元工作状态，决定是否休眠，若要休眠，待本次数据收发处理完毕后，自动进入休眠状态；

（6）当唤醒计时结束后，汇聚节点自动唤醒进入工作状态，接收传感数据，等待接入节点装置唤醒时隙，上传传感数据；

（7）接入节点装置接收存储传感数据。

（8）接入节点装置对汇聚节点如有参数修改等控制指令下发，接入节点装置基于所连汇聚节点休眠唤醒调度时刻表，在汇聚节点唤醒时刻下发控制指令，实现参数修改、程序升级等控制指令下发及信息交互。

第二方面，本实施例提供了一种第一级传感单元休眠调度控制方法，包括：

（1）接入节点装置周期性发送广播包，传感单元通过接收广播包实现与接入节点装置的时间同步；

（2）传感单元从同步包中解析接入节点装置休眠时刻信息，等待接入节点装置唤醒，发送休眠调度申请，申请信息中包含传感单元数据上送周期；

（3）接入节点装置接收到传感单元发送的休眠调度申请后，根据当前节点调度时间安排传感单元周期信息制定全网节点休眠唤醒调度配置表，并将休眠调度结果通过休眠调度指令下发给传感单元；

（4）传感单元接收到休眠调度指令后，生成单元工作日程，并开始唤醒时间计时；

（5）传感单元根据单元工作状态，决定是否休眠，若要休眠，待本次数据收发处理完毕后，自动进入休眠状态；

（6）当唤醒计时结束后，传感单元自动唤醒进入工作状态，开始采集数据；

（7）数据采集完毕后，判断当前是否为本单元上传时隙，若是则上传数据，否则等待，直至本单元上传时隙，上送传感数据；

（7）接入节点装置接收存储传感数据。

（8）接入节点装置对传感单元如有参数修改等控制指令下发，接入节点装置基于所连传感单元休眠唤醒调度时刻表，在传感单元唤醒时刻下发控制指令，实现参数修改、程序升级等控制指令下发及信息交互。

第三方面，本实施例提供了一种第二级汇聚节点休眠调度控制方法，包括：

（1）接入节点装置周期性发送广播包，第二级汇聚节点通过接收上级汇聚节点转发的广播包后，实现与接入节点装置时间同步。

（2）第二级汇聚节点从同步包中解析上级汇聚节点休眠时隙信息，等待上级汇聚节点唤醒，发送休眠调度申请，申请信息中包含第二级汇聚节点数据通信最短周期；

（3）第一级汇聚节点接收到传感单元发送的休眠调度申请后，缓存当前休眠调度申请，等待接入节点装置唤醒，转发休眠调度申请；

（4）接入节点装置接收到第二级汇聚节点发送的休眠调度申请后，根据当前节点调度时间安排汇聚节点上送周期信息形成该汇聚节点休眠唤醒时刻表，并添加到全网节点休眠调度配置表；

（5）接入节点装置等待第一级汇聚节点唤醒时隙，将第二级汇聚节点的休眠调度结果通过休眠调度指令下发给汇聚节点；

（6）第一级汇聚节点接收到发送的休眠调度申请后，缓存当前休眠调度申请，按照新的休眠调度结果更新单元休眠工作日程，以便能接收相应汇聚节点数据，同时向第二级汇聚节点转发休眠调度申请。

（7）第二级汇聚节点接收到休眠调度指令后，生成单元工作日程，并开始唤醒时间计时；

（8）第二级汇聚节点根据单元工作状态，决定是否休眠，若要休眠，待本次数据收发处理完毕后，自动进入休眠状态；

（9）当唤醒计时结束后，第二级汇聚节点自动唤醒进入工作状态，接收传感数据；

（10）等待上级汇聚节点唤醒，上传传感数据。

（11）第一级汇聚节点接收到传感单元发送的传感数据后，缓存当前传感数据包，等待接入节点装置唤醒，转发传感数据包。

（12）接入节点装置接收存储传感数据。

（13）接入节点装置对第二级汇聚节点如有参数修改等控制指令下发，基于所连单元休眠唤醒调度时刻表，选择第二级汇聚节点所途径的第一级汇聚节点唤醒时刻下发控制指令；

（14）第一级汇聚节点接收缓存控制指令，等待目标汇聚节点唤醒时刻转发控制指令，实现参数修改、程序升级等控制指令下发及信息交互。

第四方面，本实施例提供了一种第二级传感单元休眠调度控制方法，包括：

（1）接入节点装置周期性发送广播包，第二级传感单元通过接收上级汇聚节点转发的广播包后，实现与接入节点装置时间同步。

（2）第二级传感单元从同步包中解析上级汇聚节点休眠时隙信息，等待上级汇聚节点唤醒，发送休眠调度申请，申请信息中包含传感单元数据上送周期；

（3）第一级汇聚节点接收到传感单元发送的休眠调度申请后，缓存当前休眠调度申请，等待接入节点装置唤醒，转发休眠调度申请；

（4）接入节点装置接收到第二级传感单元发送的休眠调度申请后，根据当前节点调度时间安排汇聚节点上送周期信息形成该汇聚节点休眠唤醒时刻表，并添加到全网节点休眠调度配置表；

（5）接入节点装置等待第一级汇聚节点唤醒时隙，将第二级传感单元的休眠调度结果通过休眠调度指令下发给汇聚节点；

（6）第一级汇聚节点接收到发送的休眠调度申请后，缓存当前休眠调度申请，按照新的休眠调度结果更新单元休眠工作日程，以便能接收相应传感单元数据，同时向传感单元转发休眠调度申请。

（7）第二级传感单元接收到休眠调度指令后，生成单元工作日程，并开始唤醒时间计时；

（8）第二级传感单元根据单元工作状态，决定是否休眠，若要休眠，待本次数据收发处理完毕后，自动进入休眠状态；

（9）当唤醒计时结束后，第二级传感单元自动唤醒进入工作状态，开始采集数据；

（10）等待上级汇聚节点唤醒，上传传感数据。

（11）第一级汇聚节点接收到传感单元发送的传感数据后，缓存当前传感数据包，等待接入节点装置唤醒，转发传感数据包。

（12）接入节点装置接收存储传感数据。

（13）接入节点装置对第二级传感单元如有参数修改等控制指令下发，基于所连单元休眠唤醒调度时刻表，选择第二级传感单元所途径的第一级汇聚节点唤醒时刻下发控制指令；

（14）第一级汇聚节点接收缓存控制指令，等待目标传感单元唤醒时刻转发控制指令，实现参数修改、程序升级等控制指令下发及信息交互。

本实施例提供的以上方案当中的逻辑程序设计方案可以代码化的形式存储在计算机可读取存储介质中，并以计算机程序的方式进行实现，并通过计算机硬件输入计算所需的基本参数信息，并输出计算结果。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（装置）、和计算机程序产品来描述的。应理解可由计算机程序指令实现每一流程。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在一个流程或多个流程中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在一个流程或多个流程中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在一个流程或多个流程中指定的功能的步骤。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的物联网设备无线组网方法，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。