一種礦用定位標(biāo)簽及省電工作方法
【專利摘要】一種礦用定位標(biāo)簽及其省電工作方法，適用于煤礦井下使用。包括控制模塊、分別與控制模塊相連的無線收發(fā)模塊和電源模塊，控制模塊收到加速度信號，穩(wěn)壓器上電，晶體振蕩器啟動，由“PM3模式”切換到“主動模式”;在“主動模式”下，控制模塊協(xié)調(diào)無線收發(fā)模塊，將標(biāo)簽識別碼通過無線信號發(fā)送;發(fā)送完畢之后，控制模塊進(jìn)入“PM2模式”，同時睡眠定時器開啟，睡眠定時器溢出時，控制模塊被“喚醒”，判斷閾值T內(nèi)有無加速度信號，如果有，則進(jìn)入“PM2-主動模式”的循環(huán)工作方式；如果沒有，則繼續(xù)睡眠。該裝置和工作方法能大幅度節(jié)省能量，省電效果好，有效延長了礦用定位標(biāo)簽電源的使用壽命和更換周期。
【專利說明】一種礦用定位標(biāo)簽及省電工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種定位標(biāo)簽及省電工作方法，尤其是一種適用于煤礦井下使用的礦用定位標(biāo)簽及省電工作方法。
技術(shù)背景
[0002]煤礦井下移動目標(biāo)定位主要由移動的有源RFID標(biāo)簽和固定位置的讀識器兩部分組成。讀識器由電網(wǎng)變壓電源統(tǒng)一供電，不存在因電能消耗而供電不足的問題；而移動目標(biāo)攜帶的有源RFID標(biāo)簽由內(nèi)部電池供電，既方便目標(biāo)的移動，又具有較大的定位覆蓋范圍和精度。但是，這種礦用定位標(biāo)簽需要定期地更換電池或者充電，給使用和維護(hù)帶來了限制。因此，采用省電的工作方法，以有效延長標(biāo)簽電池的更換周期，是定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)問題。
[0003]傳統(tǒng)的礦用定位有源RFID標(biāo)簽采用的是“睡眠-發(fā)送”循環(huán)工作模式，定時“睡眠” 一段時間后自動“蘇醒”，發(fā)送標(biāo)簽的識別碼到讀識器，接著再進(jìn)入省電的“睡眠”狀態(tài)，如此周而復(fù)始的循環(huán)，達(dá)到節(jié)省電能的目的。但是，按照這種工作模式，標(biāo)簽在移動目標(biāo)不發(fā)生位置變化甚至不工作時，仍然保持工作狀態(tài)，造成了能量的浪費(fèi)，縮短了電池的使用壽命O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種能夠有效節(jié)省電能的礦用定位標(biāo)簽及其省電工作方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)木筆，本發(fā)明的礦用定位標(biāo)簽，包括控制模塊、分別與控制模塊相連的無線收發(fā)模塊和電源模塊，所述的控制模塊的引腳SPI上連接有加速度傳感器模塊；所述的控制模塊和無線收發(fā)模塊型號為CC2530，加速度傳感器模塊芯片型號為ADXL345。
[0006]一種使用權(quán)利要求1所述礦用定位標(biāo)簽的省電工作方法，包括以下步驟:
a.設(shè)置礦用定位標(biāo)簽的初始狀態(tài)為深度睡眠狀態(tài)，此時控制模塊工作模式為PM3模式，即芯片CC2530內(nèi)的穩(wěn)壓器關(guān)閉，所有振蕩器均不運(yùn)行；設(shè)置控制模塊(2)工作在睡眠模式/PM2模式，此時芯片CC2530內(nèi)的16MHzRC振蕩器和32MHz晶體振蕩器不運(yùn)行，32KHzRC振蕩器或32KHz晶體振蕩器運(yùn)行；當(dāng)芯片CC2530中的復(fù)位、外部中斷或睡眠定時器過期時，芯片CC2530被激活，即控制模塊轉(zhuǎn)為主動模式；此時芯片CC2530內(nèi)的16MHzRC振蕩器或32MHz晶體振蕩器開始運(yùn)行；
b.若加速度傳感器模塊檢測到加速度信息，則加速度傳感器模塊判斷礦用定位標(biāo)簽移動，此時，加速度傳感器模塊向控制模塊發(fā)送加速度信息；若加速度傳感器模塊沒有檢測加速度信息，則控制模塊的芯片CC2530繼續(xù)處于初始狀態(tài)即PM3模式；
c.當(dāng)控制模塊接收到加速度傳感器模塊發(fā)送的加速度信號后，控制模塊開啟芯片CC2530的穩(wěn)壓器，同時啟動芯片CC2530內(nèi)所有晶體振蕩器，使芯片CC2530由深度睡眠狀態(tài)/PM3模式轉(zhuǎn)換到主動模式；d.在控制模塊中的芯片CC2530處于主動模式下，控制模塊控制無線收發(fā)模塊將礦用定位標(biāo)簽內(nèi)置的識別碼通過無線信號發(fā)送給預(yù)先設(shè)定好的接收器中；
e.礦用定位標(biāo)簽的識別碼發(fā)送完畢之后，控制模塊進(jìn)入PM2模式，其中芯片CC2530內(nèi)的睡眠定時器開啟，預(yù)設(shè)睡眠時長為T，同時通過計(jì)時器開始計(jì)時，當(dāng)控制模塊被其內(nèi)部的睡眠定時器喚醒時，當(dāng)控制模塊通過計(jì)時器判斷休眠時長小于T時，則控制模塊判斷睡眠時長T內(nèi)有加速度信號產(chǎn)生，則重復(fù)步驟C，進(jìn)入主動模式-PM2步驟的循環(huán)工作模式；
f.當(dāng)控制模塊(2)判斷休眠時長等于T時，則控制模塊是由睡眠定時器喚醒，控制模塊判斷睡眠時間T內(nèi)沒有加速度信號產(chǎn)生，則控制模塊關(guān)斷礦用定位標(biāo)簽的穩(wěn)壓器和所有振蕩器，控制模塊進(jìn)入深度睡眠狀態(tài)，等待加速度信號喚醒。
[0007]有益效果:本發(fā)明礦用定位標(biāo)簽由井下移動目標(biāo)攜帶，若移動目標(biāo)處于位置變化，標(biāo)簽則一直處于非常省電的“深度睡眠”狀態(tài)，節(jié)能省電；若目標(biāo)在工作過程中發(fā)生位置變化時，產(chǎn)生加速度，由加速度傳感器感知信號，傳送給控制模塊，標(biāo)簽從“深度睡眠”狀態(tài)蘇醒過來進(jìn)入“睡眠-發(fā)送”循環(huán)工作運(yùn)行狀態(tài)，在閾值T內(nèi)，如果控制模塊都沒有收到加速度信號，標(biāo)簽則再次進(jìn)入“深度睡眠”狀態(tài)。該工作方法能大幅度節(jié)省能量，省電效果好，不僅延長了電源模塊的使用壽命和更換周期，還使得礦用定位標(biāo)簽的電源模塊更加持久耐用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明實(shí)施例礦用定位標(biāo)簽的原理結(jié)構(gòu)框圖。
[0009]圖2是本發(fā)明實(shí)施例礦用定位標(biāo)簽的省電工作方法流程圖。
[0010]圖中:1_加速度傳感器模塊，2-控制模塊，3-無線收發(fā)模塊，4-電源模塊。
【具體實(shí)施方式】
`[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實(shí)施例作進(jìn)一步描述
如圖1所示，本發(fā)明的礦用定位標(biāo)簽，1.一種礦用定位標(biāo)簽，包括控制模塊2、分別與控制模塊2相連的無線收發(fā)模塊3和電源模塊4，其特征在于:所述的控制模塊2的引腳SPI上連接有加速度傳感器模塊I ;所述的控制模塊2和無線收發(fā)模塊3型號為CC2530，加速度傳感器模塊I芯片型號為ADXL345 ;所述加速度傳感器模塊I和控制模塊2之間通過SPI 口連接；所述電源模塊4為其各模塊供能。
[0012]如圖2所述，一種使用權(quán)利要求1所述礦用定位標(biāo)簽的省電工作方法，包括以下步驟:
a.設(shè)置礦用定位標(biāo)簽的初始狀態(tài)為深度睡眠狀態(tài)，此時控制模塊2工作模式為PM3模式，即芯片CC2530內(nèi)的穩(wěn)壓器關(guān)閉，所有振蕩器均不運(yùn)行；設(shè)置控制模塊2工作在睡眠模式/PM2模式，此時芯片CC2530內(nèi)的16MHzRC振蕩器和32MHz晶體振蕩器不運(yùn)行，32KHzRC振蕩器或32KHz晶體振蕩器運(yùn)行；當(dāng)芯片CC2530中的復(fù)位、外部中斷或睡眠定時器過期時，芯片CC2530被激活，即控制模塊2轉(zhuǎn)為主動模式；此時芯片CC2530內(nèi)的16MHzRC振蕩器或32MHz晶體振蕩器開始運(yùn)行；
b.若加速度傳感器模塊I檢測到加速度信息，則加速度傳感器模塊I判斷礦用定位標(biāo)簽移動，此時，加速度傳感器模塊I向控制模塊2發(fā)送加速度信息；若加速度傳感器模塊I沒有檢測加速度信息，則控制模塊2的芯片CC2530繼續(xù)處于初始狀態(tài)即PM3模式； C.當(dāng)控制模塊2接收到加速度傳感器模塊I發(fā)送的加速度信號后，控制模塊2開啟芯片CC2530的穩(wěn)壓器，同時啟動芯片CC2530內(nèi)所有晶體振蕩器，使芯片CC2530由深度睡眠狀態(tài)/PM3模式轉(zhuǎn)換到主動模式；
d.在控制模塊2中的芯片CC2530處于主動模式下，控制模塊2控制無線收發(fā)模塊3將礦用定位標(biāo)簽內(nèi)置的識別碼通過無線信號發(fā)送給預(yù)先設(shè)定好的接收器中；
e.礦用定位標(biāo)簽的識別碼發(fā)送完畢之后，控制模塊2進(jìn)入PM2模式，其中芯片CC2530內(nèi)的睡眠定時器開啟，預(yù)設(shè)睡眠時長為T，同時通過計(jì)時器開始計(jì)時，當(dāng)控制模塊2被其內(nèi)部的睡眠定時器喚醒時，當(dāng)控制模塊2通過計(jì)時器判斷休眠時長小于T時，則控制模塊2判斷睡眠時長T內(nèi)有加速度信號產(chǎn)生，則重復(fù)步驟C，進(jìn)入主動模式-PM2步驟的循環(huán)工作模式；
f.當(dāng)控制模塊2判斷休眠時長等于T時，則控制模塊2是由睡眠定時器喚醒，控制模塊2判斷睡眠時間T內(nèi)沒有加速度信號產(chǎn)生，則控制模塊2關(guān)斷礦用定位標(biāo)簽的穩(wěn)壓器和所有振蕩器，控制模塊2進(jìn)入深度睡眠狀態(tài)，等待加速度信號喚醒。
[0013]芯片CC2530有五種不同的供電模式，分別是主動模式、空閑模式、PM1、PM2和PM3。其中主動模式TX在IdBm時功耗為29mA，而PM3具有最低的功耗0.4 μ A。
[0014]主動模式:完全功能模式。穩(wěn)壓器開啟，16MHzRC振蕩器或32MHz晶體振蕩器運(yùn)行，或者兩者都運(yùn)行。32KHzRC振蕩器或32KHz晶體振蕩器運(yùn)行。
[0015]空閑模式:除了 CPU內(nèi)核停止運(yùn)行即空閑，其他和主動模式一樣。
[0016]PMl:穩(wěn)壓器開啟。16MHzRC振蕩器和32MHz晶體振蕩器都不運(yùn)行。32KHzRC振蕩器或32KHz晶體振蕩器運(yùn)行。復(fù)位、外部中斷或睡眠定時器過期時系統(tǒng)將轉(zhuǎn)到主動模式。
[0017]PM2:穩(wěn)壓器關(guān)閉。16MHzRC振蕩器和32MHz晶體振蕩器都不運(yùn)行。32KHzRC振蕩器或32KHz晶體振蕩器運(yùn)行。復(fù)位、外部中斷或睡眠定時器過期時系統(tǒng)將轉(zhuǎn)到主動模式。
[0018]PM3:穩(wěn)壓器關(guān)閉。所有振蕩器都不運(yùn)行。復(fù)位或外部中斷時系統(tǒng)轉(zhuǎn)到主動模式。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用定位標(biāo)簽，包括控制模塊(2)、分別與控制模塊(2)相連的無線收發(fā)模塊(3)和電源模塊(4)，其特征在于:所述的控制模塊(2)的引腳SPI上連接有加速度傳感器模塊(I);所述的控制模塊(2)和無線收發(fā)模塊(3)型號為CC2530，加速度傳感器模塊(I)芯片型號為ADXL345。
2.一種使用權(quán)利要求1所述礦用定位標(biāo)簽的省電工作方法，特征在于包括以下步驟: a.設(shè)置礦用定位標(biāo)簽的初始狀態(tài)為深度睡眠狀態(tài)，此時控制模塊(2)工作模式為PM3模式，即芯片CC2530內(nèi)的穩(wěn)壓器關(guān)閉，所有振蕩器均不運(yùn)行；設(shè)置控制模塊(2)工作在睡眠模式/PM2模式，此時芯片CC2530內(nèi)的16MHzRC振蕩器和32MHz晶體振蕩器不運(yùn)行，32KHzRC振蕩器或32KHz晶體振蕩器運(yùn)行；當(dāng)芯片CC2530中的復(fù)位、外部中斷或睡眠定時器過期時，芯片CC2530被激活，即控制模塊(2)轉(zhuǎn)為主動模式；此時芯片CC2530內(nèi)的16MHzRC振蕩器或32MHz晶體振蕩器開始運(yùn)行； b.若加速度傳感器模塊(I)檢測到加速度信息，則加速度傳感器模塊(I)判斷礦用定位標(biāo)簽移動，此時，加速度傳感器模塊(I)向控制模塊(2)發(fā)送加速度信息；若加速度傳感器模塊(I)沒有檢測加速度信息，則控制模塊(2)的芯片CC2530繼續(xù)處于初始狀態(tài)即PM3模式； c.當(dāng)控制模塊(2)接收到加速度傳感器模塊(I)發(fā)送的加速度信號后，控制模塊(2)開啟芯片CC2530的穩(wěn)壓器，同時啟動芯片CC2530內(nèi)所有晶體振蕩器，使芯片CC2530由深度睡眠狀態(tài)/PM3模式轉(zhuǎn)換到主動模式； d.在控制模塊(2)中的芯片CC2530處于主動模式下，控制模塊(2)控制無線收發(fā)模塊(3)將礦用定位標(biāo)簽內(nèi)置的識別碼通過無線信號發(fā)送給預(yù)先設(shè)定好的接收器中； e.礦用定位標(biāo)簽的識別碼發(fā)送完畢之后，控制模塊(2)進(jìn)入PM2模式，其中芯片CC2530內(nèi)的睡眠定時器開啟，預(yù)設(shè)睡眠時長為T，同時通過計(jì)時器開始計(jì)時，當(dāng)控制模塊(2)被其內(nèi)部的睡眠定時器喚醒時，當(dāng)控制模塊(2)通過計(jì)時器判斷休眠時長小于T時，則控制模塊(2)判斷睡眠時長T內(nèi)有加速度信號產(chǎn)生，則重復(fù)步驟C，進(jìn)入主動模式-PM2步驟的循環(huán)工作模式； f.當(dāng)控制模塊(2)判斷休眠時長等于T時，則控制模塊(2)是由睡眠定時器喚醒，控制模塊(2)判斷睡眠時間T內(nèi)沒有加速度信號產(chǎn)生，則控制模塊(2)關(guān)斷礦用定位標(biāo)簽的穩(wěn)壓器和所有振蕩器，控制模塊(2)進(jìn)入深度睡眠狀態(tài)，等待加速度信號喚醒。
【文檔編號】G06K19/077GK103559535SQ201310555722
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】徐釗, 田傳耕, 程婷婷, 高芳, 房咪咪, 王亞男, 康猛, 劉顯凱, 馬辛瑋, 王芳, 朱靖, 高娜 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)