一種基于微能量采集網絡的低功耗通信方法及裝置與流程

本發明屬于電子領域，尤其涉及一種基于微能量采集網絡的低功耗通信方法、裝置及微能量供電器。

背景技術：

目前，以太陽能、風能、流體能量為代表的新型清潔能源以其零污染和可持續發展得到了越來越多的關注，特別是無處不在的各種微能量，例如室內光、物體壓力形變以及水紋動能等，如果能夠持續的采集存儲可以為諸多低功耗器件供電，達到無需更換電源或充電，從而實現負載的自供電。并且可以在一個區域內設置多個能量采集點，組成一個能量采集網絡，通過對整個采集網絡的控制實現智能化的管理。

當然，在采集網絡的管理中不可避免的要使用通信來進行數據交互，然而目前的通信方法產生的功耗很大，對于微能量采集終端每次只能采集到微安級的電流來講，難以負擔現有通信方法的功耗，從而限制了微能量采集網絡的應用，阻礙了能源革命的快速發展。

技術實現要素：

本發明實施例的目的在于提供一種基于微能量采集網絡的低功耗通信方法，旨在解決現有通信方法產生的功耗過大，無法適用于微能量采集網絡的數據通信的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種基于微能量采集網絡的低功耗通信方法，所述微能量采集網絡包括多個微能量采集終端和服務器，所述方法包括：

在各微能量采集終端中預設時間戳或預設頻道，；

各微能量采集終端按照各自的時間戳或頻道與服務器進行數據交互，所述時間戳或所述頻道為預設或更新后的，所述數據交互包括所述微能量采集終端向服務器上傳采集數據、所述微能量采集終端識別更新指令、所述微能量采集終端向所述服務器發送更新請求以及所述服務器向所述微能量采集終端發送更新數據；

各微能量采集終端根據獲取的更新數據更新配置。

本發明實施例的另一目的在于，提供一種基于微能量采集網絡的低功耗通信裝置，設置于所述微能量采集網絡中的每一微能量采集終端中，所述裝置包括：

通信控制單元，用于按照時間戳或頻道與服務器進行數據交互，所述時間域或頻道為預設或更新后的所述數據交互包括所述微能量采集終端向服務器上傳采集數據、所述微能量采集終端識別更新指令、所述微能量采集終端向所述服務器發送更新請求以及所述服務器向所述微能量采集終端發送更新數據；

配置更新單元，用于根據獲取的更新數據更新配置，所述更新數據包括采集模式、終端位置信息和時間戳。

本發明實施例的另一目的在于，提供一種包括上述基于微能量采集網絡的低功耗通信裝置的微能量供電器。

本發明實施例將各微能量采集終端按照各自的時間戳定時與服務器進行數據交互，在不進行數據交互時保持休眠，從而極大地降低了功耗，完全可以適用于微能量采集的供電限制，實現了對于多個微能量采集終端的統籌管理，及大地擴展了微能量采集網絡的應用，推動了能源革命的快速發展。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的基于微能量采集網絡的低功耗通信方法的流程結構圖；

圖2為本發明實施例提供的基于微能量采集網絡的低功耗通信方法中步驟s102的流程結構圖；

圖3為本發明實施例提供的基于微能量采集網絡的低功耗通信方法中步驟s201的流程結構圖；

圖4為本發明實施例提供的基于微能量采集網絡的低功耗通信方法中步驟s302的流程結構圖；

圖5為本發明實施例提供的基于微能量采集網絡的低功耗通信裝置的結構圖；

圖6為本發明優選實施例提供基于微能量采集網絡的低功耗通信裝置中通信控制單元的結構圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

本發明實施例將各微能量采集終端按照各自的時間戳定時與服務器進行數據交互，在不進行數據交互時保持休眠，從而極大地降低了功耗，完全可以適用于微能量采集的供電限制，實現了對于多個微能量采集終端的統籌管理，及大地擴展了微能量采集網絡的應用。

圖1示出了本發明實施例提供的基于微能量采集網絡的低功耗通信方法的流程結構，為了便于說明，僅示出了與本發明相關的部分。

作為本發明一實施例，該基于微能量采集網絡的低功耗通信方法可以應用在光能、風能、流體能量以及壓力動能的采集網絡通信上，尤其適用于安防監控、工業自動化控制以及野外環境觀測，動植物生長狀態觀測等應用領域。

作為本發明一實施例，微能量采集網絡包括多個微能量采集終端和服務器，基于微能量采集網絡的低功耗通信方法包括下述步驟：

在步驟s101中，在各微能量采集終端中預設時間戳或預設頻道；

在本發明實施例中，由于終端的通信系統啟動一次耗電較大，因此可以先令其進入休眠狀態，根據時間戳定時被喚醒。

在第一次通信時，通過預設在各終端中的缺省時間戳或缺省頻道與服務器通信，例如一號終端中預設的時間戳為12:00，二號終端中預設的時間戳為12:05，三號終端中預設的時間戳為12:10……在各自的時間戳到來時依次與服務器進行通信，并且在獲取到服務器的更新數據中更新的時間戳后，按照更新的時間戳進行下一次通信。

另外，該時間戳中還可以攜帶頻道、跳頻方式等信息，在當前頻道收到干擾時可以跳頻到另一頻道進行通信，或者在當前終端數量過多時，服務器同時采用多個頻道同時與多個終端進行通信。

在本發明實施例中，可以設置各微能量采集終端的時間戳均不相同，各微能量采集終端采取依次與服務器通信的方式來緩解通信擁堵，也可以設置各微能量采集終端的時間戳具有部分相同或全部相同，通過不同頻道同時對多個微能量采集終端通信來增加通信效率，緩解通信擁堵。

具體地，該時間戳可以包括臨時戳和系統戳；

臨時戳于需要臨時接入時分配，一次通信完成后失效；

系統戳于經過服務器認證后分配，當系統戳時間到來時，臨時戳的通信被中斷。

作為本發明一實施例，臨時戳和系統戳可以處于不同頻道；

微能量采集終端在當前時間戳內無應答時，自動跳頻到下一個頻道進行通信重試；

跳頻的頻道和跳頻方式可以由服務器發送給微能量采集終端，也可以由微能量采集終端獲取。

在步驟s102中，各微能量采集終端按照各自的時間戳或頻道依次與服務器進行數據交互，該時間戳或所述頻道為預設或更新后的，數據交互包括微能量采集終端向服務器上傳采集數據、微能量采集終端識別更新指令、微能量采集終端向服務器發送更新請求以及服務器向微能量采集終端發送更新數據；

在本發明實施例中，在終端沒有與服務器建立通信時采用預設在終端中的缺省時間戳定時喚醒與服務器嘗試通信，在從服務器獲取到了更新的時間戳后，采用更新的時間戳與服務器再次通信。

具體地，步驟s102通過設置時間輪片，使多個微能量采集終端與服務器在時間輪片內根據所述時間戳進行通信。

在本發明實施例中，各個微能量采集終端預設的時間戳可以相同，也可以不同，其預設頻道可以相同也可以不同。

如果在服務器閑時，數據交互比較流暢，各微能量采集終端發生空中競爭的機率比較少，因而可以使用低頻度時間戳的交互就能保證數據通信；而在忙時由于各微能量采集終端空中競爭比較多，因此就需要采用高頻度時間戳的通信方式，來獲取更多的競爭優勢，以保證順利的和服務器交互。

優選地，該采集數據包括：當前采集模式、當前采集電量和采集總電量。

作為本發明一優選實施例，在微能量采集終端與服務器進行數據交互之前，可以先令服務器在數據更新后將更新數據和更新指令存放于緩存單元，該更新數據包括采集模式、終端位置信息和時間戳；

在本發明實施例中，由于終端數量的增加、終端位置的移動等用戶需求，需要對網絡結構調整，服務器根據網絡結構調整進行數據更新，將下次需要通信的數據預先加載到緩存區，從而加快終端與服務器之間的交互時間，從而減少通信所需的能耗。

服務器的更新時間可以根據時間戳來確定。緩存區的更新指令和更新數據在服務器進行數據更新時替換保存。

作為本發明一優選實施例，服務器還可以對各微能量采集終端上傳的采集數據進行分析、管理，并根據分析結果進行數據更新，生成更新數據。

作為本發明一優選實施例，在微能量采集終端與服務器進行數據交互時，若在預設時間戳或預設頻道時間內沒有完成，則服務器記錄斷點數據，以供再次進行數據交互時根據斷點數據繼續進行數據交互。

在步驟s103中，各微能量采集終端根據獲取的更新數據更新配置。

作為本發明一優選實施例，該微能量采集網絡還可以包括一用戶終端；

用戶終端從服務器獲取各微能量采集終端上傳的采集數據和分析結果；或

用戶終端從服務器獲取各微能量采集終端上傳的采集數據，用戶終端對各微能量采集終端上傳的采集數據進行分析、管理，根據分析結果進行數據更新，生成更新數據，并將生成的更新數據上傳給服務器。

本發明實施例將各微能量采集終端按照各自的時間戳定時與服務器進行數據交互，在不進行數據交互時保持休眠，從而極大地降低了功耗，完全可以適用于微能量采集的供電限制，實現了對于多個微能量采集終端的統籌管理，及大地擴展了微能量采集網絡的應用，推動了能源革命的快速發展。

圖2示出了本發明實施例提供的基于微能量采集網絡的低功耗通信方法中步驟s102的流程結構，為了便于說明，僅示出了與本發明相關的部分。

作為本發明一實施例，步驟s102的具體包括下述步驟：

在步驟s201中，微能量采集終端按照預設時間戳或預設頻道與服務器完成接入設置；

在步驟s202中，微能量采集終端根據時間戳或頻道定時向服務器上傳采集數據；

在步驟s203中，微能量采集終端根據時間戳或頻道定時發出詢問包，詢問服務器是否存在更新指令；

若否，則等待再次詢問，返回執行步驟s203；

若是，則執行步驟s204，微能量采集終端根據設置模式發射接收狀態指令給服務器，接收狀態指令包括請求發射指令或拒絕接收指令；

具體地，該設置模式包括：閑時、忙時；

微能量采集終端在閑時以預設低頻度時間戳發射接收狀態指令給服務器；

微能量采集終端在忙時以預設高頻度時間戳發射接收狀態指令給服務器。

在步驟s205中，微能量采集終端接收服務器在接收到所述接收狀態指令后發送的更新數據，完成數據交互。

圖3示出了本發明實施例提供的基于微能量采集網絡的低功耗通信方法中步驟s201的流程結構，為了便于說明，僅示出了與本發明相關的部分。

作為本發明一實施例，步驟s201具體包括下述步驟：

在步驟s301中，微能量采集終端向服務器發送一連接請求的廣播包，廣播包包括本機地址、類型和時間戳；

在步驟s302中，服務器獲取廣播包后根據廣播包查詢數據庫，得到對應的數據包，并將數據包保存至服務器的收發緩沖區；

在步驟s303中，微能量采集終端再次與服務器連接時，服務器將數據包反饋給微能量采集終端，以完成微能量采集終端與服務器的接入設置。

圖4示出了本發明實施例提供的基于微能量采集網絡的低功耗通信方法中步驟s302的流程結構，為了便于說明，僅示出了與本發明相關的部分。

作為本發明一實施例，步驟s302具體包括下述步驟：

在步驟s401中，服務器根據本機地址，獲取出微能量采集終端的預設信息，預設信息包括微能量采集終端的類型、安裝位置及通信方式；

在步驟s402中，服務器根據預設信息查詢數據庫，得到對應的數據包，數據包包括微能量采集終端的通信id、通信包長和時間戳。

本發明實施例將各微能量采集終端按照各自的時間戳定時與服務器進行數據交互，在不進行數據交互時保持休眠，從而極大地降低了功耗，完全可以適用于微能量采集的供電限制，實現了對于多個微能量采集終端的統籌管理，及大地擴展了微能量采集網絡的應用，推動了能源革命的快速發展。

圖5示出了本發明實施例提供的基于微能量采集網絡的低功耗通信裝置的結構，為了便于說明，僅示出了與本發明相關的部分。

作為本發明一實施例，該基于微能量采集網絡的低功耗通信裝置，設置于微能量采集網絡中的每一微能量采集終端中，包括：

通信控制單元11，用于按照時間戳或頻道與服務器進行數據交互，所述時間戳或頻道為預設或更新后的，所述數據交互包括所述微能量采集終端向服務器上傳采集數據、所述微能量采集終端識別更新指令、所述微能量采集終端向所述服務器發送更新請求以及所述服務器向所述微能量采集終端發送更新數據；

配置更新單元12，用于根據獲取的更新數據更新配置，所述更新數據包括采集模式、終端位置信息和時間戳。

作為本發明一優選實施例，采集數據可以包括：當前采集模式、當前采集電量和采集總電量。

優選地，在微能量采集終端與服務器進行數據交互之前，可以先令服務器在數據更新后將更新數據和更新指令存放于緩存單元。

在本發明實施例中，由于終端數量的增加、終端位置的移動等用戶需求，需要對網絡結構調整，服務器根據網絡結構調整進行數據更新，將下次需要通信的數據預先加載到緩存區，從而加快終端與服務器之間的交互時間，從而減少通信所需的能耗。

服務器的更新時間可以根據時間戳來確定。緩存區的更新指令和更新數據在服務器進行數據更新時替換保存。服務器還可以對各微能量采集終端上傳的采集數據進行分析、管理，并根據分析結果進行數據更新，生成更新數據。

由于通信控制單元啟動一次耗電較大，因此可以先進入休眠狀態，根據時間戳定時被喚醒。

在第一次通信時，通過預設在各終端中的缺省時間戳或缺省頻道與服務器通信，例如一號終端中預設的時間戳為12:00，二號終端中預設的時間戳為12:05，三號終端中預設的時間戳為12:10……在各自的時間戳到來時依次與服務器進行通信，并且在獲取到服務器的更新數據中更新的時間戳后，按照更新的時間戳進行下一次通信。

在本發明實施例中，在終端沒有與服務器建立通信時采用預設在終端中的缺省時間戳定時喚醒與服務器嘗試通信，在從服務器獲取到了更新的時間戳后，采用更新的時間戳與服務器再次通信。

另外，該時間戳中還可以攜帶頻道、跳頻方式等信息，在當前頻道收到干擾時可以跳頻到另一頻道進行通信，或者在當前終端數量過多時，服務器同時采用多個頻道同時與多個終端進行通信。

在本發明實施例中，可以設置各微能量采集終端的時間戳均不相同，各微能量采集終端采取依次與服務器通信的方式來緩解通信擁堵，也可以設置各微能量采集終端的時間戳具有部分相同或全部相同，通過不同頻道同時對多個微能量采集終端通信來增加通信效率，緩解通信擁堵。

具體地，時間戳可以包括臨時戳和系統戳；

該臨時戳于需要臨時接入時分配，一次通信完成后失效；

該系統戳于經過服務器認證后分配，當系統戳時間到來時，臨時戳的通信被中斷。

進一步地，該臨時戳和系統戳可以處于不同頻道；

通信控制單元在當前時間戳內無應答時，自動跳頻到下一個頻道進行通信重試，該跳頻的頻道和跳頻方式由服務器發送。

在本發明實施例中，各個微能量采集終端預設的時間戳可以相同，也可以不同，其預設頻道可以相同也可以不同。

如果在服務器閑時，數據交互比較流暢，各微能量采集終端發生空中競爭的機率比較少，因而可以使用低頻度時間戳的交互就能保證數據通信；而在忙時由于各微能量采集終端空中競爭比較多，因此就需要采用高頻度時間戳的通信方式，來獲取更多的競爭優勢，以保證順利的和服務器交互。

在微能量采集終端與服務器進行數據交互時，若在預設時間戳或預設頻道時間內沒有完成，則服務器記錄斷點數據，以供再次進行數據交互時根據斷點數據繼續進行數據交互。

作為本發明一優選實施例，該基于微能量采集網絡的低功耗通信裝置還可以通過服務器與用戶終端連接；

用戶終端從服務器獲取各微能量采集終端中基于微能量采集網絡的低功耗通信裝置上傳的采集數據和分析結果，用戶終端對各微能量采集終端上傳的采集數據進行分析、管理，根據分析結果進行數據更新，生成更新數據，并將生成的更新數據上傳給服務器。

本發明實施例將各微能量采集終端按照各自的時間戳定時與服務器進行數據交互，在不進行數據交互時保持休眠，從而極大地降低了功耗，完全可以適用于微能量采集的供電限制，實現了對于多個微能量采集終端的統籌管理，及大地擴展了微能量采集網絡的應用，推動了能源革命的快速發展。

圖6示出了本發明實施例提供的基于微能量采集網絡的低功耗通信裝置中通信控制單元的結構，為了便于說明，僅示出了與本發明相關的部分。

作為本發明一實施例，該通信控制單元11包括：

接入設置單元111，用于按照預設時間戳或預設頻道與服務器完成接入設置；

上傳單元112，用于根據所述時間戳或所述頻道定時向服務器上傳采集數據；

詢問單元113，用于根據所述時間戳或所述頻道定時發出詢問包，詢問服務器是否存在更新指令，并于服務器不存在更新指令時等待再次詢問；

發射狀態指令單元114，用于在服務器存在更新指令時，根據設置模式發射接收狀態指令給服務器，所述接收狀態指令包括請求發射指令或拒絕接收指令；

具體地，該設置模式可以包括：閑時、忙時；

發射狀態指令單元114在閑時以預設低頻度時間戳發射接收狀態指令給服務器；

發射狀態指令單元114在忙時以預設高頻度時間戳發射接收狀態指令給服務器。

獲取單元115，用于接收服務器在接收到所述接收狀態指令后發送的更新數據，完成數據交互。

優選地，該通信控制單元還可以包括一時間輪片設置單元116，用于設置時間輪片，使多個微能量采集終端中的通信控制單元與服務器在時間輪片內根據所述時間戳進行數據交互。

作為本發明一優選實施例，該接入設置單元111包括：

廣播包發送單元1111，用于向服務器發送一連接請求的廣播包，該廣播包包括本機地址、類型和時間戳；

反饋接收單元1112，用于再次與服務器連接時，接收服務器反饋的數據包以完成接入設置，該數據包由服務器在獲取所述廣播包后根據所述廣播包查詢數據庫得到，并被保存在服務器的收發緩沖區。

本發明實施例的另一目的在于，提供一種包括上述基于微能量采集網絡的低功耗通信裝置的微能量供電器。

本發明實施例將各微能量采集終端按照各自的時間戳定時與服務器進行數據交互，在不進行數據交互時保持休眠，從而極大地降低了功耗，完全可以適用于微能量采集的供電限制，實現了對于多個微能量采集終端的統籌管理，及大地擴展了微能量采集網絡的應用，推動了能源革命的快速發展。

以上僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。