一种传感网络节点状态能耗监测系统及监测方法

1.一种传感网络节点状态能耗监测系统，其特征在于：它包括若干节点能耗监测单元和一监测集中单元，每个所述节点能耗监测单元分别对应一个无线传感器网络节点，各所述节点能耗监测单元将监测所述无线传感器网络节点和其对应的节点电池的监测数据发送至所述监测集中单元，对每个所述无线传感器网络节点和节点电池进行监测；各所述节点能耗监测单元接收所述监测集中单元的监测命令，并向所述监测集中单元传送监测数据；所述监测集中单元发送监测命令，并接收各所述节点能耗监测单元发送的监测数据；
每个所述节点能耗监测单元包括一控制/能耗监测电路、一模/数转换器、一处理器、一存储器、一节点监测通信电路、一数据通信电路和一电池；
所述控制/能耗监测电路将采集到的所述无线传感器网络节点和节点电池的数据经所述模/数转换器与所述处理器进行信息交互；所述处理器将接收到的数据分别与所述存储器、节点监测通信电路和数据通信电路进行信息交互，所述存储器用于存储处理器发送的数据；所述节点监测通信电路采用无线传感器网络节点通信电路，并嵌入与所述无线传感器网络节点相同的通信协议，用于监控所述无线传感器网络节点的通信状况；所述数据通信电路采用与所述无线传感器网络节点相异通信协议的通信电路，用于实现各所述节点能耗监测单元与所述监测集中单元之间的通信；各器件均由所述电池供电；
所述监测集中单元包括一数据通信电路、一数据通信接口控制电路和一计算机，所述数据通信电路与所述节点能耗监测单元中的数据通信电路进行无线数据通信，并将接收到的数据信息发送至所述数据通信接口控制电路，由所述数据通信接口控制电路完成所述计算机与所述监测集中单元中数据通信电路之间的接口转换；所述计算机获得各所述无线传感器网络节点的监测数据，用于评估传感器节点与电池匹配的电能消耗情况。
2.如权利要求1所述的一种传感网络节点状态能耗监测系统，其特征在于：所述控制/能耗监测电路包括第一电阻、一三极管、一继电器、一节点电流取样电阻、一放大器、一节点电池电压取样电阻和一节点电压取样滑变电阻；
所述处理器的输出端通过所述第一电阻连接所述三极管，所述三极管驱动所述继电器的吸合；所述无线传感器网络节点连接所述节点电流取样电阻的一端，所述节点电流取样电阻的另一端连接所述节点电池电压取样电阻的一端；所述节点电流取样电阻将采集到的所述无线传感器网络节点电流转化成电压后，经与其并联的所述放大器将该电压放大后输入所述模/数转换器内；所述节点电池电压取样电阻的另一端通过串联连接所述节点电压取样滑变电阻后接地，并在两节点电压取样电阻之间通过引出线连接至所述模/数转换器，将采集到的所述无线传感器网络节点电压信号输入所述模/数转换器中。
3.如权利要求1或2所述的一种传感网络节点状态能耗监测系统，其特征在于：各所述节点能耗监测单元采用按照预先设定的时间间隔将监测数据发送至所述监测集中单元，通过所述节点能耗监测单元的数据通信电路实现与所述监测集中单元之间的信息交互。
4.如权利要求1或2所述的一种传感网络节点状态能耗监测系统，其特征在于：各所述节点能耗监测单元采用在整个监测过程完成后再将监测数据发送至所述监测集中单元，待整个监测过程结束后，由所述节点监测通信电路实现所述节点能耗监测单元与所述监测集中单元之间的信息交互。
5.如权利要求3所述的一种传感网络节点状态能耗监测系统，其特征在于：各所述节点能耗监测单元采用在整个监测过程完成后再将监测数据发送至所述监测集中单元，待整个监测过程结束后，由所述节点监测通信电路实现所述节点能耗监测单元与所述监测集中单元之间的信息交互。
6.一种如权利要求1～5任意一项所述监测系统的传感网络节点状态能耗监测方法，其步骤如下：
（1）初始化各节点能耗监测单元和监测集中单元，监测集中单元向各节点能耗监测单元发出监测开始指令；
（2）各节点能耗监测单元接收到监测开始指令时，由控制/能耗监测电路中的三极管驱动继电器吸合，各无线传感器网络节点分别接通各节点电池，开始工作；通过节点监测通信电路监控各无线传感器网络节点的通信状况，按照预先设定的规则记录各无线传感器网络节点的工作状态、能耗及相对应的时间值，并发送至处理器，处理器获得各节点电池、各无线传感器网络节点电压变化情况数据,并保存在存储器中；
（3）监测结果通过各节点能耗监测单元的数据通信电路传输至监测集中单元；
（4）当各节点能耗监测单元监测到各节点电池电压达到预先设定值或监测到各无线传感器网络节点停止工作，或接收到监测集中单元发送的停止指令，则各节点能耗监测单元停止工作。

一种传感网络节点状态能耗监测系统及监测方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种传感器网络监测系统及监测方法，特别是关于一种用于评估无线传感器网络(WSN)中节点能量消耗的传感网络节点状态能耗监测系统及监测方法。\n背景技术\n[0002] 由于传感器的电源能量有限，而传感器网络的信息感知、数据处理和通信都需要能量，基于电池供电的传感器网络的节点电源一般不可替换，因此能量消耗问题直接影响整个传感器网络的寿命。在传感器网络设计过程中，技术和协议的使用都以节能为前提。处于不同作用的节点的能耗情况对于整个网络的运行寿命的影响是不同的。处于关键位置、履行关键功能的节点，如路由转发节点、汇聚节点、层次型网络的簇头，这些节点如果因为能量用尽而失效，将使得网络中一部分或者全部的瘫痪。因此评估传感器节点的电能消耗、特别是传感器节点与电池匹配的电能消耗情况是否能达到设计要求，是传感网络设计的重要环节。\n[0003] 检验和控制无线传感器网络(WSN)的运行机制对于节点能耗的影响，一般采用理论分析和计算机模拟仿真的方法进行试验，但这些方法不能完全反映实际传感器节点的电能消耗、特别是传感器节点电能消耗与电池的匹配情况，对外界的干扰、节点的位置、多跳路径影响等因素对耗能造成的影响也难以准确模拟。故难以得到实际的耗能情况，用以建立对WSN运行的有效控制机制。现有技术中一项发明专利申请一种“无线传感网络节点能耗监测装置及能耗监测方法”(其专利申请号为200610096749.6)，该发明存在如下缺点：\n1、所测量节点的供电电源是电容充电后电能，与实际电池供电存在差异，难以评估实际场景应用的传感器节点的电能消耗、特别是传感器节点与电池匹配的电能消耗情况。2、监测平台有节点能耗监控记录单元和监控中心构成，即监控中心与能耗监控记录单元有通信，而与WSN节点之间的通信无关，“节点在实际运行中的与时间和空间相关的能耗分布情况”，“节点能耗监控记录单元”无法检测记录节点运行时每个状态能耗对应的时刻。而WSN节点在不同的工作状态的持续时间和能耗有很大差别，不同的工作状态的持续时间和能耗对电池的寿命有很大的影响，对WSN运行控制起着非常关键的作用。\n发明内容\n[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种能有效检测实际场景应用中传感器节点的电池功耗，监听节点的运行状态，记录节点不同工作状态所对应的时间和能耗的传感网络节点状态能耗监测系统及监测方法。\n[0005] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种传感网络节点状态能耗监测系统，其特征在于：它包括若干节点能耗监测单元和一监测集中单元，每个所述节点能耗监测单元分别对应一个无线传感器网络节点，各所述节点能耗监测单元将监测所述无线传感器网络节点和其对应的节点电池的监测数据发送至所述监测集中单元，对每个所述无线传感器网络节点和节点电池进行监测；各所述节点能耗监测单元接收所述监测集中单元的监测命令，并向所述监测集中单元传送监测数据；所述监测集中单元发送监测命令，并接收各所述节点能耗监测单元发送的监测数据。\n[0006] 每个所述节点能耗监测单元包括一控制/能耗监测电路、一模/数转换器、一处理器、一存储器、一节点监测通信电路、一数据通信电路和一电池；所述控制/能耗监测电路将采集到的所述无线传感器网络节点和节点电池的数据经所述模/数转换器与所述处理器进行信息交互；所述处理器将接收到的数据分别与所述存储器、节点监测通信电路和数据通信电路进行信息交互，所述存储器用于存储处理器发送的数据；所述节点监测通信电路采用无线传感器网络节点通信电路，并嵌入与所述无线传感器网络节点相同的通信协议，用于监控所述无线传感器网络节点的通信状况；所述数据通信电路采用与所述无线传感器网络节点相异特征的通信电路，用于实现各所述节点能耗监测单元与所述监测集中单元之的通信；各器件均由所示电池供电。\n[0007] 所述控制/能耗监测电路包括一电阻、一三极管、一继电器、一节点电流取样电阻、一放大器、一节点电池电压取样电阻和一节点电压取样滑变电阻；所述处理器的输出端通过所述电阻连接所述三极管，所述三极管驱动所述继电器的吸合；所述无线传感器网络节点连接所述节点电流取样电阻的一端，所述节点电流取样电阻的另一端连接所述节点电池电压取样电阻的一端；所述节点电流取样电阻将采集到的所述无线传感器网络节点电流转化成电压后，经与其并联的所述放大器将该电压放大后输入所述模/数转换器内；所述节点电池电压取样电阻的另一端通过串联连接所述节点电压取样滑变电阻后接地，并在两节点电压取样电阻之间通过引出线连接至所述模/数转换器，将采集到的所述无线传感器网络节点电压信号输入所述模/数转换器中。\n[0008] 所述监测集中单元包括一数据通信电路、一数据通信接口控制电路和一计算机，所述数据通信电路与所述节点能耗监测单元中的数据通信电路进行无线数据通信，并将接受到的数据信息发送至所述数据通信接口控制电路，由所述数据通信接口控制电路完成所述计算机与所述数据通信电路之间的接口转换；所述计算机获得各所述无线传感器网络节点实际应用场景的整个工作过程、各种状态下能耗和相对应的时间值的监测数据，用于评估传感器节点与电池匹配的电能消耗情况。\n[0009] 各所述节点能耗监测单元采用按照预先设定的时间间隔将监测数据发送至所述监测集中单元，通过所述节点能耗监测单元的数据通信电路实现与所述监测集中单元之间的信息交互。\n[0010] 各所述节点能耗监测单元采用在整个监测过程完成后再将监测数据发送至所述监测集中单元，待整个监测过程结束后，由所述节点监测通信电路实现所述节点能耗监测单元与所述监测集中单元之间的信息交互。\n[0011] 一种实现上述监测系统的传感网络节点状态能耗监测方法，其步骤如下：(1)初始化各节点能耗监测单元和监测集中单元，监测集中单元向各节点能耗监测单元发出监测开始指令；(2)各节点能耗监测单元接收到监测开始指令时，由控制/能耗监测电路中的三极管驱动继电器吸合，各无线传感器网络节点分别接通各节点电池，开始工作；通过节点监测通信电路监控各无线传感器网络节点的通信状况，按照预先设定的规则记录各无线传感器网络节点的工作状态、能耗及相对应的时间值，并发送至处理器，处理器获得各节点电池、各无线传感器网络节点电压变化情况数据，并保存在存储器中；(3)监测结果通过各节点能耗监测单元的数据通信电路传输至监测集中单元；(4)当各节点能耗监测单元监测到各节点电池电压达到预先设定值或监测到各无线传感器网络节点停止工作，或接收到监测集中单元发送的停止指令，则各节点能耗监测单元停止工作。\n[0012] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用的传感网络节点状态能耗监测系统包括若干节点能耗监测单元和监测集中单元，每个节点能耗监测单元分别对应一个无线传感器网络节点(WSN)，各节点能耗监测单元将监测无线传感器网络节点和其对应的节点电池的监测数据发送至监测集中单元，完成对每个无线传感器网络节点和节点电池进行监测。因此，实现了对实际场景应用中传感器节点的电池能耗监测，并监听节点的运行状态。2、本发明由于采用监测集中单元与各节点能耗监测单元进行信息交互，各节点能耗监测单元接收监测集中单元的监测命令，并向监测集中单元传送监测数据；\n监测集中单元发送监测命令，接收各节点能耗监测单元发送的监测数据。并且监测集中单元根据获得的各WSN节点及节点电池的监测数据，对传感器节点与电池匹配的电能消耗情况进行评估，并对WSN运行控制决策提供基础数据。3、本发明由于各节点能耗监测单元可以采用按照预先设定的时间间隔将监测数据发送至监测集中单元，也可以采用在整个监测过程完成后再将监测数据发送至监测集中单元，并且每个WSN节点对应设置一各节点能耗监测单元，因此在实际场景应用中能实现记录节点不同工作状态所对应的时间和能耗，用以在WSN运行控制决策中节省传感器节点的功耗，延长了传感器网络的整体寿命。本发明可以广泛用于传感器网络设计应用中。\n附图说明\n[0013] 图1是本发明的整体结构示意图；\n[0014] 图2是本发明一个无线传感器网络节点及节点电池的监测系统结构示意图；\n[0015] 图3是本发明的控制/能耗监测电路结构示意图；\n[0016] 图4是本发明采用节点能耗监测单元与监测集中单元进行信息交互结构示意图；\n[0017] 图5是本发明的监测方法流程示意图。\n具体实施方式\n[0018] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。\n[0019] 如图1、图2所示，本发明的传感网络节点状态能耗监测系统包括若干节点能耗监测单元10和一监测集中单元20，每个节点能耗监测单元10分别对应一个无线传感器网络(WSN)节点30，且各节点能耗监测单元10将监测WSN节点及各WSN节点对应的节点电池40的监测数据发送至监测集中单元20，完成对每个WSN节点30及节点电池40的监测。其中，各节点能耗监测单元10接收监测集中单元20的监测命令，并向监测集中单元20传送监测数据；监测集中单元20发送监测命令，并接收各节点能耗监测单元10发送的监测数据。\n[0020] 如图2所示，本发明的每个节点能耗监测单元10包括一控制/能耗监测电路11、一模/数转换器12、一处理器13、一存储器14、一节点监测通信电路15、一数据通信电路16和一电池17。控制/能耗监测电路11将采集到的WSN节点30的节点工作状态能耗及其相对应的时间值、节点电池40能耗数据经模/数转换器12与处理器13进行信息交互。同时，处理器13将接收到的数据分别与存储器14、节点监测通信电路15、数据通信电路16进行信息交互，存储器14用于存储处理器14发送的监测数据和对应的时间；节点监测通信电路15采用WSN节点通信电路，并嵌入与WSN节点30相同的通信协议，与该WSN节点30有相同的通信能力和特征，用于监控WSN节点30的通信状况，获得WSN节点30的节点工作状态及其相对应的时间值；数据通信电路16采用与WSN节点30不同特征(例如不同频段、不同调制方式)的通信电路，用于实现各节点能耗监测单元10与监测集中单元20之的通信。\n上述各个部分器件均由电池17进行供电。\n[0021] 如图3所示，上述实施例中，控制/能耗监测电路11包括一电阻R1、一三极管T1、一继电器J1、一节点电流取样电阻R2、一放大器A1、一节点电池电压取样电阻R3和一节点电压取样滑变电阻R4。处理器13的输出端通过电阻R1连接三极管T1，由三极管T1驱动继电器J1的吸合。当继电器J1吸合时，继电器J1的常开触点J1-1闭合，此时，WSN节点\n30接通节点电池40开始工作。WSN节点30还连接节点电流取样电阻R2的一端，节点电流取样电阻R2的另一端连接节点电池电压取样电阻R3的一端。节点电流取样电阻R2将采集到的WSN节点30电流转化成电压后，经与节点电流取样电阻R2并联的放大器A1将该电压放大后输入模/数转换器12内；节点电池电压取样电阻R3的另一端串联连接节点电压取样滑变电阻R4一端，节点电压取样滑变电阻R4的另一端接地，并在两节点电压取样电阻之间通过引出线连接至模/数转换器12，将采集到的WSN节点30电压信号输入至模/数转换器12中。模/数转换器12将获得的WSN节点30电流、电压变化情况数据传送至处理器\n13。\n[0022] 如图2所示，本发明的监测集中单元20包括一数据通信电路21、一数据通信接口控制电路22和一计算机23，数据通信电路21与各节点能耗监测单元10中的数据通信电路16进行无线数据通信，并将接受到的数据信息发送至数据通信接口控制电路22，由数据通信接口控制电路22完成计算机23与数据通信电路21之间的接口转换。计算机23获得各WSN节点30实际应用场景的整个工作过程、各种状态下能耗和相对应的时间值的监测数据，进而用于评估传感器节点与电池匹配的电能消耗情况是否达到设计要求，并对WSN运行控制决策提供基础数据。其中，数据通信电路21与各节点能耗监测单元10中的数据通信电路16具有相同的电路特性和工作模式。\n[0023] 上述各实施例中，各节点能耗监测单元10可以采用按照预先设定的时间间隔将监测数据发送至监测集中单元20，此时，要通过数据通信电路16实现与监测集中单元20之间的信息交互(如图2所示)；各节点能耗监测单元10还可以采用在整个监测过程完成后再将监测数据发送至监测集中单元20，此时，不需要通过数据通信电路16实现节点能耗监测单元10与监测集中单元20之间的信息交互，待整个监测过程结束后，由节点监测通信电路15实现节点能耗监测单元10与监测集中单元20之间的信息交互(如图4所示)。此时，数据通信电路21与各节点能耗监测单元10中的数据通信电路15具有相同的电路特性和工作模式。\n[0024] 如图5所示，本发明的传感网络节点状态能耗监测方法，其步骤如下：\n[0025] (1)初始化各节点能耗监测单元10和监测集中单元20，监测集中单元20向各节点能耗监测单元10发出监测开始指令；\n[0026] (2)各节点能耗监测单元10接收到监测开始指令时，由控制/能耗监测电路11中的三极管T1驱动继电器J1吸合，各WSN节点30分别接通各节点电池40，各WSN节点30、各节点能耗监测单元10开始工作；通过节点监测通信电路15监控各WSN节点30的通信状况，按照预先设定的规则记录各WSN节点30的工作状态、能耗及相对应的时间值，并发送至处理器13，处理器13将获得各节点电池40、各WSN节点30电压、电流和对应时间数据保存在存储器14中。\n[0027] (3)监测结果再通过数据通信电路16传输至监测集中单元20；\n[0028] (4)当各节点能耗监测单元10监测到各节点电池40电压达到预先设定值或监测到各WSN节点30停止工作，或接收到监测集中单元20发送的停止指令，则各节点能耗监测单元10停止工作。\n[0029] 由于各WSN节点30的通信电路特征、处理器13器件选择的不同，则各节点能耗监测单元10有多种实现方案，下面通过具体实施例，对本发明的传感网络节点状态能耗监测系统进行进一步的说明。\n[0030] 实施例1：如图4所示，本实施例中各节点能耗监测单元10采用在整个监测过程完成后再将监测数据传回监测集中单元20，节点监测通信电路15监控各WSN节点30的通信状况，并获得该WSN节点30的工作状态，待整个监测过程结束后，节点监测通信电路15用于与监测集中单元20通信。本实施例采用集成了与WSN节点的有相同通信电路特征(兼容2.4GHz IEEE802.15.4标准和ZigBee协议栈)的RF组件、MCU(Microprogrammed Control Unit微程序控制器)的SOC芯片(系统芯片)，其实现方案如下：\n[0031] 节点能耗监测单元10中的处理器13采用JENNIC SoC芯片JN5121，此芯片集成了MCU和RF组件。该芯片上RF组件提供兼容2.4GHz IEEE802.15.4标准和ZigBee协议栈，构成节点监测通信电路15。该芯片上MCU包含有低功耗16MHz32-bit RISC(Reduced Instruction-Set Computer精简指令集计算机)、96kB RAM，64kB ROM、4-路12-bit ADC、两个UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter异步串口)UART0和UART1以及两个定时器/计数器Timer0和Timer1。\n[0032] 模/数转换器12采用JN5121的ADC1(也可以采用ADC2、ADC3、ADC4)，WSN节点电压经控制/能耗检测电路11到ADC1输入，处理器13获得节点电池40电压变化情况数据。\n[0033] 模/数转换器12采用JN5121的ADC2(也可以采用ADC3、ADC4)，WSN节点电流经节点电流采样电阻R1上的取样电压经放大器A1放大后，输入到ADC2进行模数转换，处理器13获得节点电流变化情况数据。\n[0034] 采用UART0(也可以采用UART1)与数据通信电路16连接，与监测集中单元20通信，使用Timer0(也可以使用Timer1)作为记录监测节点电池40电压变化情况数据和WSN节点30的工作状态数据定时器，定时记录监测数据和时间值。\n[0035] 采用SIF_D(也可以使用其他空闲的端口)作为节点能耗监测单元中10的控制信号连接端口，控制WSN节点电源的接通(WSN节点30开始工作)和断开(WSN节点30停止工作)，也是控制监测系统工作的开始。\n[0036] 存储器14采用Atmel公司的串行Flash存储器AT45DB161B，单片容量为16Mb，用处理器13的SPISEL0作为其片选，也可以选单片容量更大的存储器；如果需要更大容量的存储器，还可以用处理器13的SPISEL1、SPISEL2、SPISEL3分别作为存储器14芯片选择信号，连接更多片的存储器。\n[0037] 监测集中单元20中的数据通信接口控制电路22采用JN5121芯片，该芯片上RF组件提供兼容2.4GHz IEEE802.15.4标准和ZigBee协议栈，构成与节点监测通信电路15相同，完成与节点能耗监测单元10的通信。\n[0038] 采用JN5121的UART0，其TXD0、RXD0经电平转换芯片(如MAX3232)转换为RS232电平，连接到计算机23。\n[0039] 实施例2：如图2所示，本实施例采用在节点能耗监测单元10的监测过程中，按照预先设定的时间间隔将监测数据传回监测集中单元20时，则在实施例1的基础上还需要有数据通信电路16。\n[0040] 数据通信电路16可以采用nrf905单片无线收发芯片和其外围部元件构成，完成与监测集中单元20之间的通信。Nrf905可以工作在433MHz/868/915的ISM频段，最好选择与节点监测通信电路15不相同的通信频段和模式。数据通信电路16与处理器13的连接为：数据通信电路采用nrf905的引脚16MISO、MOSI、PSICLK、SPISEL4分别与实施例1中处理器13的MISO、MOSI、PSICLK、SPISEL4脚连接。\n[0041] 数据通信电路16还可以采用nrf401、nrf2401、nrf24L01、NRF903和CC1100等无线收发模块及其外围元件构成相适应的电路。\n[0042] 监测集中单元20中的数据通信接口控制电路22采用单片机P89LPC9321FA及外围元件构成，P89LPC9321FA是51为内核，片内512字节RAM的单片机。\n[0043] 当数据通信电路16采用nrf905单片无线收发芯片及其外围部元件构成时，单片机与nrf905的连接为：P89LPC9321FA的MOSI、MISO、SPICLK、SS连接到nrf905对应的引脚。P89LPC9321FA的TXD、RXD经电平转换芯片(如MAX3232)转换为RS232电平，连接到计算机23。数据通信接口控制电路22还可以采用AT89S52等芯片及其外围元件构成相适应的电路。\n[0044] 实施例3：如图4所示，节点能耗监测单元中10采用MCU、独立的无线收发芯片、或者独立的模/数转换电路。则在整个监测过程完成后再将监测数据传回监测集中单元20，其实现方案如下：\n[0045] 当节点能耗监测单元10中的节点监测通信电路15采用ISM频段监控WSN节点30工作状态时，节点监测通信电路15可以采用nrf905单片无线收发芯片和其外围元件构成；\n当采用其他频段监控WSN节点30工作状态时，可以采用相应的无线收发芯片和其外围元件构成适应的电路。\n[0046] 处理器13可以采用AT89S52，也可以采用其他型号的MCU及其外围元件构成相适应的电路；模数转换12可以采用AD574，也可以采用其它的数模转换电路，完成数模转换功能。\n[0047] 监测集中单元20中的数据通信接口控制电路22可以采用实施例2中的方案。\n[0048] 实施例4：如图2所示，在实施例3的基础上选择节点能耗监测单元中10在监测过程中按照预先设定的时间间隔将监测数据传回监测集中单元20时，需要有数据通信电路16，其实现方案如下：\n[0049] 数据通信电路16可以采用nrf905单片无线收发芯片及外围部元件构成，设计为与节点监测通信电路15不同的通信频段(外围元件参数需要按照433MHz/868MHz/915MHz的不同频段取不同的值)。\n[0050] 单片机采用P89LPC9321FA和其外围部元件构成，完成与监测集中单元20之间的通信。\n[0051] 在这种情况下处理器13采用的AT89S52中MISO、MOSI、CLK、P1.4与节点监测通信电路15的nrf905连接，处理器13的AT89S52中TXD、RXD与数据通信电路16的P89LPC9321FA连接。\n[0052] 监测集中单元20中的数据通信接口控制电路22可以采用实施例3中的方案。\n[0053] 下面通过一个具体实施例，对本发明的传感网络节点状态能耗监测方法进行进一步的说明。\n[0054] 实施例1：节点能耗监测单元10的处理器13采用JENNIC SoC芯片JN5121，芯片集成了MCU和RF组件，该芯片上RF组件提供兼容2.4GHz IEEE802.15.4标准和ZigBee协议栈，构成节点监测通信电路15。MCU软件有IEEE802.15.4标准定义的ZigBee的物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC)，MAC的帧格式如表1所示。\n[0055] 表1 MAC的帧格式\n[0056] \n[0057] 节点能耗监测单元10的节点监测通信电路15使用与被监测WSN节点30相同的通信电路、频段、信道、符合IEEE802.15.4调制和扩频特征。\n[0058] 节点能耗监测单元10将PAN(个域网)标识设置为被监测WSN节点30的PAN标识值，节点能耗监测单元10将设备地址值设置为被监测WSN节点的设备地址值。\n[0059] 监测开始后，物理层规范的空闲信道评估(CCA)模式采用载波侦听联合能量进行检测：如果检测到符合IEEE 802.15.4调制和扩频特征的信号强度超过ED(能量检测)门限，则表示信道忙。\n[0060] 如果监测到信道忙，则在MAC的帧格式中，甄别是否是被监测WSN节点30的PAN标识和设备地址，如果是源PAN标识码和源地址，则记录被监测WSN节点30的状态为“发送”，如果是目的PAN标识码和目的地址，则记录被监测WSN节点30的状态为“接收”。\n[0061] 如果监测到信道非忙，则记录被监测WSN节点30的状态为“空闲”。\n[0062] 关于监测相关如“监测开始”、“停止监测”等的命令，只有各个节点能耗监测单元\n23能够解释和进行相应的操作。\n[0063] 上述各实施例仅用于说明本发明，本发明的保护范围不限于此，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别步骤进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。