低功耗無線通信探測裝置及探測方法
【專利摘要】本發明提供一種低功耗無線通信探測裝置及探測方法，包括紅外探測器、供電電路、通信設備、存儲設備和中央處理器；中央處理器分別與紅外探測器、供電電路、通信設備和存儲設備連接；供電電路還與紅外探測器、通信設備和存儲設備連接。本發明提供的低功耗無線通信探測裝置，可遠程對回收設備箱體內部是否已接近裝滿的狀態進行監控，使遠程終端及時獲知回收設備箱體內部已接近裝滿的狀態，及時安排保潔人員前往特定地點回收廢舊物品，提高了回收設備的利用率，也避免由于回收設備裝滿而導致廢棄物品扔在回收設備外面的情況，美化了環境。還具有功耗低、工作時間長以及檢測可靠性高的優點。
【專利說明】
低功耗無線通信探測裝置及探測方法
技術領域
[0001]本發明屬于遠程探測技術領域，具體涉及一種低功耗無線通信探測裝置及探測方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟的高速發展，生產和生活中產生的廢棄物品數量也越來越多，例如，各種飲料瓶、易拉罐、舊衣物、電池等，有效的回收各種廢棄物品，不僅可以減輕環境壓力，還可以有效節約自然資源，降低能源消耗，帶來很好的生態、經濟和社會效益。
[0003]目前，已出現了各種各樣的廢棄物品回收設備，例如，垃圾桶、舊衣物回收桶、飲料瓶/易拉罐回收機、電池回收箱等。
[0004]然在，在實現本發明的過程中，發明人發現，現有的各類廢棄物品回收設備，主要存在以下問題:
[0005]由于廢棄物品回收設備分散于不同場所，分布較分散，因此，保潔回收工作人員難以及時獲知回收設備已被裝滿，從而難以及時到達已裝滿的回收設備地點進行物品回收，使回收設備較長時間段處于已裝滿狀態，由此導致以下問題:一方面，降低了回收設備的利用率;另一方面，當回收設備被裝滿時，人們會將很多廢棄物品扔在回收設備的外面，對外部環境造成了不利影響。
【發明內容】
[0006]針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種低功耗無線通信探測裝置及探測方法，可有效解決上述問題。
[0007]本發明采用的技術方案如下:
[0008]本發明提供一種低功耗無線通信探測裝置，包括紅外探測器、供電電路、通信設備、存儲設備和中央處理器;所述中央處理器分別與所述紅外探測器、所述供電電路、所述通信設備和所述存儲設備連接;所述供電電路還與所述紅外探測器、所述通信設備和所述存儲設備連接。
[0009]優選的，所述紅外探測器為紅外對射探測器，包括紅外發射器和紅外接收器;所述紅外發射器和所述紅外接收器分別安裝于被監測箱體內部靠近入口端的兩側。
[0010]優選的，所述紅外探測器為基于反射原理的紅外探測器，包括紅外發射器和紅外接收器;所述紅外發射器和所述紅外接收器安裝于被監測箱體內部靠近入口端的一側。
[0011]優選的，所述紅外發射器包括RC振蕩芯片、場效應管和紅外發光二極管;所述RC振蕩芯片的控制使能端與所述中央處理器的I/O 口信號輸入端連接;所述RC振蕩芯片的輸出端與所述場效應管的輸入端連接;所述場效應管的輸出端與所述紅外發光二極管的輸入端連接；
[0012]所述紅外接收器包括紅外接收二極管、運算放大器、整流檢波器和比較器;所述紅外接收二極管的輸出端與所述運算放大器的輸入端連接;所述運算放大器的輸出端經過所述整流檢波器后，連接到所述比較器的正輸入端;所述比較器的負輸入端與所述中央處理器的基準電壓輸出端連接;所述比較器的輸出端連接到所述中央處理器的I/o 口信號輸入端。
[0013]優選的，所述通信設備為GSM通信設備，所述GSM通信設備配置有開關狀態管腳、開關功能管腳、串口通訊管腳和復位管腳;所述開關狀態管腳、所述開關功能管腳、所述串口通訊管腳和所述復位管腳均連接到所述中央處理器。
[0014]優選的，所述供電電路包括供電電源以及電源管理單元；
[0015]所述電源管理單元包括電壓檢測電路、第I穩壓芯片和第2穩壓芯片；
[0016]其中，所述電壓檢測電路采用電壓檢測比較器，所述電壓檢測比較器的負輸入端連接到所述中央處理器的電源基準電壓輸出端;所述電壓檢測比較器的正輸入端連接到所述供電電源;所述電壓檢測比較器的輸出端連接到所述中央處理器的I/O 口信號輸入端。
[0017]所述第I穩壓芯片的供電端口分別與所述中央處理器的電源輸入口和所述電壓檢測比較器的電源輸入口連接;所述第2穩壓芯片的供電端口分別與所述紅外探測器、所述通信設備和所述存儲設備的電源輸入口連接;所述第2穩壓芯片的控制端連接到所述中央處理器。
[0018]優選的，所述存儲設備采用非易失性存儲設備。
[0019]本發明提供一種低功耗無線通信探測方法，包括以下步驟:
[0020]步驟I，供電電路包括供電電源以及電源管理單元；電源管理單元包括電壓檢測電路、第I穩壓芯片和第2穩壓芯片;其中，電壓檢測電路與中央處理器連接;第I穩壓芯片的供電端口分別與中央處理器的電源輸入口和電壓檢測比較器的電源輸入口連接;第2穩壓芯片的供電端口分別與紅外探測器、通信設備和存儲設備的電源輸入口連接；
[0021]中央處理器分別與紅外探測器、通信設備和存儲設備的控制端口連接；
[0022]步驟2，中央處理器根據配置參數進行本地配置;其中，配置參數包括目的終端地址、睡眠探測間隔和本地地址；
[0023]步驟3，中央處理器具有工作模式和調試模式;在工作模式下，低功耗無線通信探測裝置具有喚醒狀態和睡眠狀態;無論在喚醒狀態還是在睡眠狀態下，第I穩壓芯片均向中央處理器供電，使中央處理器處于連續上電狀態;無論在喚醒狀態還是在睡眠狀態下，電壓檢測電路均實時檢測電池電壓值，并當檢測到電池電壓值低于預設極小值時，向中央處理器發送低電壓報警指令；
[0024]步驟4，當需要由喚醒狀態轉變為睡眠狀態時，中央處理器控制第2穩壓芯片的輸出電壓斷掉，從而使紅外探測器、通信設備和存儲設備均處于掉電狀態;而中央處理器通過第I穩壓芯片持續上電，但中央處理器將自身正常工作的高頻率降為低頻率，然后進入睡眠程序；
[0025]步驟5，在睡眠程序執行過程中，如果中央處理器接收到電壓檢測電路發送的低電壓報警指令，則執行步驟6;如果達到預配置的睡眠探測間隔，則執行步驟7:
[0026]步驟6，當中央處理器接收到電壓檢測電路發送的低電壓報警指令時，中央處理器轉為喚醒狀態，即:中央處理器調整為工作頻率，中央處理器通過對第2穩壓芯片控制，使存儲設備和通信設備均上電；
[0027]然后，中央處理器查看通信設備是否接收到新的配置參數修改信息;如果接收到，則中央處理器一方面控制存儲設備自動存儲新的配置參數，以便當電池被更換，電池電壓達到標準工作電壓值后，中央處理器可讀取存儲設備所存儲的配置參數自動進行本地配置，再繼續工作；另一方面，中央處理器根據新的配置參數，通過通信設備向目的終端發送低電壓報警信息;然后，中央處理器控制低功耗無線通信探測裝置轉變為睡眠狀態；
[0028]如果未接收到新的配置參數修改信息，則中央處理器一方面控制存儲設備自動存儲當前配置參數，以便當電池被更換，電池電壓達到標準工作電壓值后，中央處理器可讀取存儲設備所存儲的配置參數自動進行本地配置，再繼續工作;另一方面，中央處理器根據當前配置參數，通過通信設備向目的終端發送低電壓報警信息;然后，中央處理器控制低功耗無線通信探測裝置轉變為睡眠狀態；
[0029]步驟7:
[0030]步驟7.1，當達到預配置的睡眠探測間隔時，中央處理器調整為工作頻率，中央處理器通過對第2穩壓芯片控制，首先僅使紅外探測器上電；
[0031]然后，中央處理器向紅外探測器發送紅外探測指令，紅外探測器在接收到紅外探測指令后進行紅外探測，并向中央處理器返回探測結果；中央處理器根據探測結果判斷箱體內部是否為接近裝滿狀態，如果判斷結果為是，則執行步驟7.2;如果判斷結果為否，則執行步驟7.3 ；
[0032]步驟7.2，中央處理器通過對第2穩壓芯片控制，使通信設備上電；然后，中央處理器通過通信設備向遠程終端發送箱體內部接近裝滿狀態的通信消息;然后中央處理器控制低功耗無線通信探測裝置轉變為睡眠狀態，并返回執行步驟5;
[0033]步驟7.3，中央處理器控制低功耗無線通信探測裝置轉變為睡眠狀態，并返回執行步驟5。
[0034]優選的，步驟7.1中，中央處理器根據探測結果判斷箱體內部是否為接近裝滿狀態，具體為:
[0035]中央處理器向紅外探測器發送第I次紅外探測指令，使紅外探測器進行第I次紅外探測，如果第I次紅外探測的探測結果為箱體內部為接近裝滿狀態，則中央處理器關閉紅外探測器，經過預設間隔后，重新打開紅外探測器進行第2次紅外探測，如果第2次紅外探測的探測結果仍然為箱體內部為接近裝滿狀態，則中央處理器才得出箱體內部為接近裝滿狀態的結論。
[0036]優選的，所述中央處理器還設置有自動喚醒報狀態模塊；
[0037]所述自動喚醒報狀態模塊用于:當達到預設極大值時間長度時，如果中央處理器持續未通過通信設備與遠程終端通信，則自動喚醒所述中央處理器，中央處理器啟動紅外探測器和通信設備;通過紅外探測器進行箱體內部狀態檢測，中央處理器根據紅外探測器的探測結果，獲知箱體內部狀態，并通過通信設備將箱體內部狀態上報給遠程終端。
[0038]本發明提供的低功耗無線通信探測裝置具有以下優點:
[0039](I)本發明提供的低功耗無線通信探測裝置，可遠程對回收設備箱體內部是否已接近裝滿的狀態進行監控，使遠程終端及時獲知回收設備箱體內部已接近裝滿的狀態，及時安排保潔人員前往特定地點回收廢舊物品，提高了回收設備的利用率，也避免由于回收設備裝滿而導致廢棄物品扔在回收設備外面的情況，美化了環境。
[0040](2)還具有功耗低、工作時間長以及檢測可靠性高的優點。
【附圖說明】
[0041]圖1為本發明提供的低功耗無線通信探測裝置的電路原理圖；
[0042]圖2為本發明提供的低功耗無線通信探測裝置中的紅外探測器在回收箱體布置位置示意圖；
【具體實施方式】
[0043]以下結合附圖對本發明進行詳細說明:
[0044]結合圖1，本發明提供一種低功耗無線通信探測裝置，可安裝于任何類型回收設備的箱體內部，包括紅外探測器、供電電路、通信設備、存儲設備和中央處理器；中央處理器分別與紅外探測器、供電電路、通信設備和存儲設備連接;供電電路還與紅外探測器、通信設備和存儲設備連接。其中，紅外探測器安裝于回收設備箱體內部的靠近投入口位置，具體安裝位置根據實際回收設備箱體內部高度靈活設定，用于檢測回收設備箱體內部是否已接近裝滿回收廢舊物品，并可將回收設備箱體內部是否已接近裝滿的狀態發送到中央處理器，中央處理器再通過通信設備將回收設備箱體內部狀態發送到遠程終端，遠程終端可以為手機等設備，從而可以使遠程終端及時獲知回收設備箱體內部已接近裝滿的狀態，及時安排保潔人員前往特定地點回收廢舊物品。由此實現了對回收設備是否已接近裝滿狀態的監控。
[0045]下面對低功耗無線通信探測裝置進行具體介紹，需要強調的是，下面介紹的內容僅為優選方式，并不用于限定本發明:
[0046](I)紅外探測器
[0047]紅外探測器安裝于回收設備箱體內部特定高度位置，例如，回收設備箱體內部總高度為5米，紅外探測器可安裝于4.5米高度位置，用于檢測回收設備箱體內部的廢舊物品是否已到達4.5米位置，從而反映回收設備箱體內部是否已接近裝滿的狀態。此處，由于紅外探測器用于檢測回收設備箱體內部是否為接近裝滿的狀態，而不是已裝滿狀態，可為保潔人員前往回收地點進行廢舊物品回收提供時間余量，有效防止回收設備箱體內部已裝滿而無法繼續工作的情況。
[0048]實際應用中，紅外探測器可采用以下兩種類型:
[0049]I)紅外對射探測器:紅外對射探測器包括紅外發射器和紅外接收器;紅外發射器和紅外接收器分別安裝于被監測箱體內部靠近入口端的兩側。其檢測原理為:紅外發射器發射紅外光，如果紅外發射器和紅外接收器之間不存在物品遮擋，則紅外接收器可檢測到接收信號，并反饋給中央處理器。如果紅外發射器和紅外接收器之間存在物品遮擋，則紅外接收器無法檢測到接收信號。因此，中央處理器根據是否能夠接收到紅外接收器的信號，從而判斷被監測箱體是否已達到接近裝滿的狀態。
[0050]2)基于反射原理的紅外探測器:紅外探測器包括紅外發射器和紅外接收器;紅外發射器和紅外接收器安裝于被監測箱體內部靠近入口端的一側。如圖2所示，即為基于反射原理的紅外探測器在回收箱體的安裝位置示意圖。
[0051 ]具體的，紅外發射器包括RC振蕩芯片、場效應管和紅外發光二極管;RC振蕩芯片的控制使能端與中央處理器的I/o 口信號輸入端連接;RC振蕩芯片的輸出端與場效應管的輸入端連接;場效應管的輸出端與紅外發光二極管的輸入端連接。其工作原理為:當需要紅外發射器發出紅外光進行探測時，中央處理器控制RC振蕩芯片工作，RC振蕩芯片驅動場效應管，再由場效應管驅動紅外發光二極管發出短暫的紅外光線，其占空比調節為1/3，頻率為38KHZ左右。實際應用中，RC振蕩芯片可采用TLC555ID型號的RC振蕩芯片，場效應管可采用BSH103型號的場效應管，紅外發光二極管可采用SIR333A型號的紅外發光二極管。
[0052]紅外接收器包括紅外接收二極管、運算放大器、整流檢波器和比較器;紅外接收二極管的輸出端與運算放大器的輸入端連接;運算放大器的輸出端經過整流檢波器后，連接到比較器的正輸入端；比較器的負輸入端與中央處理器的紅外基準電壓輸出端連接；比較器的輸出端連接到中央處理器的I/O口信號輸入端。其工作原理為:當紅外發射器向對面發出水平的紅外光時，紅外光在傳播過程中遇到遮擋物品或箱體內壁時發生反射，反射回的紅外光被紅外接收二極管接收，然后經過運算放大器和整流檢波器處理后，得到紅外實際電壓信號，再輸入到比較器的正輸入端；比較器比較紅外實際電壓信號強度是否大于紅外基準電壓信號強度，如果大于，表明回收箱體內部物品已到達紅外發射器安裝高度的位置，因此，紅外發射器發出的紅外光僅傳播較短距離即遇到遮擋物品并發生反射，所以紅外實際電壓信號強度較強；如果小于，表明回收箱體內部物品未到達紅外發射器安裝高度的位置，因此，紅外發射器發出的紅外光傳播較長距離，直到遇到箱體內壁才發生反射，所以紅外實際電壓信號強度較弱。因此，當紅外實際電壓信號強度大于紅外基準電壓信號強度時，比較器輸出低電平到中央處理器；當紅外實際電壓信號強度小于紅外基準電壓信號強度時，比較器輸出高電平到中央處理器，從而可以使中央處理器檢測到被監測箱體是否已達到接近裝滿的狀態。
[0053]實際應用中，紅外接收二極管采用ro333_3B/H0/L2，使紅外接收二極管工作于反向偏置電流狀態下并送于運算放大器中；運算放大器采用低偏置電流高精度的AD8606運算放大器，內部封裝了兩個運放，使其組成兩級反向帶通濾波器放大器，其放大倍數為1000倍;整流檢波器采用正反向二極管和電容組成。
[0054]另外，為節省能耗，在通常情況下，中央處理器通過I/O口關閉紅外發射器，使其不工作。只有當需要檢測時，中央處理器才開啟紅外發射器。另外，可根據被監測箱體內徑，通過一個電位器調節紅外接收器的探測距離。
[0055](2)通信設備
[0056]通信設備為GSM通信設備，GSM通信設備配置有開關狀態管腳、開關功能管腳、串口通訊管腳和復位管腳;開關狀態管腳、開關功能管腳、串口通訊管腳和復位管腳均連接到中央處理器。
[0057]實際應用中，GSM通信設備主要采用SM800A芯片，出于控制的需要，與中央處理器連接的主要控制管腳分別為:開關狀態管腳STATUS、開關功能管腳PWRKEY、串口通訊管腳RXD\TXD、復位管腳RESET。通過開關狀態管腳，中央處理器可檢測到GSM通信設備的當前開關狀態，從而可通過開關功能管腳控制關閉或打開GSM通信設備。通過串口通訊管腳，中央處理器向GSM通信設備發送串口命令，并且，在發送串口命令過程中，中央處理器可配置有糾錯機制，當通過糾錯機制判斷收到的串口數據不正確或不完整時，通過復位管腳對GSM通信設備進行復位重啟。
[0058]另外，低功耗無線通信探測裝置共有兩種運行模式，一種為工作模式，一種為調試模式。當在調試模式下，通過內部RS232通信轉換芯片的控制，使GSM通信設備可以直接與電腦連接通信，以便故障查找和調試。
[0059]通過GSM通信設備，可向遠程終端發送被監測箱體接近裝滿的短信，從而使遠程人員及時獲知被監測箱體接近裝滿的消息。
[0060](3)供電電路
[0061]供電電路主要設計理念為:通過供電電路，向紅外探測器、通信設備、存儲設備和中央處理器供電。但需滿足以下兩點要求:1)實現低功耗設計，盡量延長供電電源的供電時間。2)對供電電源的狀態進行監控，當供電電源電壓較低時，及時通知中央處理器，中央處理器再通過GSM通信設備向遠程終端發送低電壓告警短信信息，使相關人員及時更換供電電源，當然，當中央處理器獲知供電電源電壓較低時，也可同時啟動存儲設備將現有模塊設置參數進行保存。
[0062]具體的，供電電路包括供電電源以及電源管理單元。供電電源可以采用干電池。
[0063]電源管理單元包括電壓檢測電路、第I穩壓芯片和第2穩壓芯片；
[0064]I)電壓檢測電路用于檢測電池電壓狀態，可采用電壓檢測比較器實現，電壓檢測比較器的負輸入端連接到中央處理器的電源基準電壓輸出端；電壓檢測比較器的正輸入端連接到供電電源;電壓檢測比較器的輸出端連接到中央處理器的I/O口信號輸入端。
[0065]實際應用中，電池電壓檢測電路由一個LMV321M5放大器接成滯回比較器的形式實現，比較器的負輸入端連接到中央處理器的一個基準電壓輸出端口引腳，正輸入端連接由電阻分壓組成的電池接插件輸入端。當電池串聯的電壓低于4.6V后，則比較器輸出低電平報告給中央處理器。
[0066]2)穩壓芯片
[0067]共設置2個穩壓芯片，第I穩壓芯片的供電端口分別與中央處理器的電源輸入口和所述電壓檢測比較器的電源輸入口連接;第2穩壓芯片的供電端口分別與紅外探測器、通信設備和存儲設備的電源輸入口連接;第2穩壓芯片的控制端連接到中央處理器。
[0068]設置兩片穩壓芯片主要是出于低功耗的考慮。第I穩壓芯片可采用LT1521穩壓芯片，給中央處理器和電壓檢測比較器供電，而第2穩壓芯片可采用LT1965穩壓芯片，主要是給除了中央處理器以外的所有電路板供電，并且，LLT1965穩壓芯片的使能控制管腳OE連接至中央處理器的I/O 口管腳，也就是說，中央處理器可通過I/O 口引腳的控制來關斷電路板其余各單元的供電單元。
[0069](4)存儲設備
[0070]存儲設備采用非易失性存儲設備，主要由I2C存儲芯片AT24C01BN組成，主要用于存儲配置信息，包括但不限于:需要發送到目的終端系統的號碼地址、整個電路的睡眠探測間隔、本地SIM卡號碼等。只有在中央處理器檢測到電池電壓較低時才會啟動存儲設備工作，自動存儲上述配置信息，而當電池電壓達到標準工作電壓值后，存儲設備又會將配置信息通過I2C協議傳送給中央處理器，從而實現在更換電池后，中央處理器依然能根據之前配置參數繼續工作，而不需要重新進行配置。
[0071](5)中央處理器
[0072]中央處理器可采用C8051F410單片機、功能按鍵和指示燈組成。中央處理器的所有I/O 口引腳連接到上述對應的單元中，屬于整個控制理念的靈魂。
[0073]由于對于回收箱這類產品，不可能瞬間就將廢舊物品裝滿，而是需要一個時間過程，而且，越是人少的地方需要裝滿的時間越長，所以根據工作性質的實際情況，為實現超長工作時間的目的，本發明對無線通信探測裝置的低功耗進行精密設計，由此提供一種低功耗無線通信探測方法，將紅外探測與GSM遠程通信相結合，并在此技術基礎上通過獨特的低功耗控制工作方式，使其電路能夠長期穩定工作，將傳感器探測到的情況發送給遠程終端。另外還采用了掉電存儲機制。
[0074]具體包括以下步驟:
[0075]步驟I，供電電路包括供電電源以及電源管理單元；電源管理單元包括電壓檢測電路、第I穩壓芯片和第2穩壓芯片;其中，電壓檢測電路與中央處理器連接;第I穩壓芯片的供電端口分別與中央處理器的電源輸入口和電壓檢測比較器的電源輸入口連接;第2穩壓芯片的供電端口分別與紅外探測器、通信設備和存儲設備的電源輸入口連接；
[0076]中央處理器分別與紅外探測器、通信設備和存儲設備的控制端口連接；
[0077]步驟2，中央處理器根據配置參數進行本地配置;其中，配置參數包括但不限于目的終端地址、睡眠探測間隔和本地地址；
[0078]整個無線通信探測裝置平時均是在睡眠狀態下的，其睡眠時間可以通過遠程發短信的方式改變，睡眠探測間隔可以為I小時、3小時、8小時、12小時、24小時和無睡眠等，客戶可以根據當地回收箱的箱滿情況通過遠程短信下發指令的方式調節睡眠時間。
[0079]步驟3，中央處理器具有工作模式和調試模式;在整個模塊運行期間，如果檢測到中央處理器的模式選擇按鍵按下，則進入調試模式，可查看紅外探測順的探測距離和GSM通信單元的信息發送成功與否的情況。
[0080]在工作模式下，低功耗無線通信探測裝置具有喚醒狀態和睡眠狀態;無論在喚醒狀態還是在睡眠狀態下，第I穩壓芯片均向中央處理器供電，使中央處理器處于連續上電狀態;無論在喚醒狀態還是在睡眠狀態下，電壓檢測電路均實時檢測電池電壓值，并當檢測到電池電壓值低于預設極小值時，向中央處理器發送低電壓報警指令；
[0081]步驟4，當需要由喚醒狀態轉變為睡眠狀態時，中央處理器控制第2穩壓芯片的輸出電壓斷掉，從而使紅外探測器、通信設備和存儲設備均處于掉電狀態;而中央處理器通過第I穩壓芯片持續上電，但中央處理器將自身正常工作的高頻率降為低頻率，然后進入睡眠程序；
[0082]步驟5，在睡眠程序執行過程中，如果中央處理器接收到電壓檢測電路發送的低電壓報警指令，則執行步驟6;如果達到預配置的睡眠探測間隔，則執行步驟7:
[0083]步驟6，當中央處理器接收到電壓檢測電路發送的低電壓報警指令時，中央處理器轉為喚醒狀態，即:中央處理器調整為工作頻率，中央處理器通過對第2穩壓芯片控制，使存儲設備和通信設備均上電；
[0084]然后，中央處理器查看通信設備是否接收到新的配置參數修改信息;如果接收到，則中央處理器一方面控制存儲設備自動存儲新的配置參數，以便當電池被更換，電池電壓達到標準工作電壓值后，中央處理器可讀取存儲設備所存儲的配置參數自動進行本地配置，再繼續工作；另一方面，中央處理器根據新的配置參數，通過通信設備向目的終端發送低電壓報警信息;然后，中央處理器控制低功耗無線通信探測裝置轉變為睡眠狀態；
[0085]如果未接收到新的配置參數修改信息，則中央處理器一方面控制存儲設備自動存儲當前配置參數，以便當電池被更換，電池電壓達到標準工作電壓值后，中央處理器可讀取存儲設備所存儲的配置參數自動進行本地配置，再繼續工作;另一方面，中央處理器根據當前配置參數，通過通信設備向目的終端發送低電壓報警信息;然后，中央處理器控制低功耗無線通信探測裝置轉變為睡眠狀態；
[0086]步驟7:
[0087]步驟7.1，當達到預配置的睡眠探測間隔時，中央處理器調整為工作頻率，中央處理器通過對第2穩壓芯片控制，首先僅使紅外探測器上電；
[0088]然后，中央處理器向紅外探測器發送紅外探測指令，紅外探測器在接收到紅外探測指令后進行紅外探測，并向中央處理器返回探測結果；中央處理器根據探測結果判斷箱體內部是否為接近裝滿狀態，如果判斷結果為是，則執行步驟7.2;如果判斷結果為否，則執行步驟7.3 ；
[0089]本步驟中，在喚醒狀態下，為了防止在探測的瞬間有人投下物體而誤認為箱滿，本發明采用兩次判斷識別箱滿的方案。
[0090]具體的，中央處理器向紅外探測器發送第I次紅外探測指令，使紅外探測器進行第I次紅外探測，每次探測周期為小于10MS，如果第I次紅外探測的探測結果為箱體內部為接近裝滿狀態，則中央處理器關閉紅外探測器，經過預設間隔后，例如，間隔為5秒，重新打開紅外探測器進行第2次紅外探測，如果第2次紅外探測的探測結果仍然為箱體內部為接近裝滿狀態，則中央處理器才得出箱體內部為接近裝滿狀態的結論。在第I次探次探測完后關閉紅外探測器，經5S間隔后再打開進行第2次探測，這樣既保證探測的準確性，又達到了低功耗的目的。
[0091 ] 步驟7.2，中央處理器通過對第2穩壓芯片控制，使通信設備上電；然后，中央處理器通過通信設備向遠程終端發送箱體內部接近裝滿狀態的通信消息，當然，在發送本消息時，也可同時發送睡眠探測間隔時間，方便遠程終端查看;然后中央處理器控制低功耗無線通信探測裝置轉變為睡眠狀態，并返回執行步驟5;
[0092]步驟7.3，中央處理器控制低功耗無線通信探測裝置轉變為睡眠狀態，并返回執行步驟5 ο也就是說，如果紅外探測器沒有探測到接近裝滿狀態，則直接進入睡眠模式，不再另外打開其他耗電單元，直到再次喚醒。
[0093]另外，由于低功耗無線通訊探測裝置，是只有在檢測到接近箱滿或電池電壓較低時才會向遠程終端發出短信。如果上述兩個情況均不滿足，則一直睡眠，這樣便導致遠程終端很可能誤以為低功耗無線通訊探測裝置發生故障，所以，為解決上述問題，本發明還設置有自動喚醒報狀態模塊，當達到預設極大值時間長度時，例如，48小時，如果中央處理器持續未通過通信設備與遠程終端通信，則自動喚醒所述中央處理器，中央處理器啟動紅外探測器和通信設備;通過紅外探測器進行箱體內部狀態檢測，中央處理器根據紅外探測器的探測結果，獲知箱體內部狀態，并通過通信設備將箱體內部狀態上報給遠程終端，從而使遠程終端獲知無線通訊探測裝置工作狀態正常。
[0094]本發明提供的低功耗無線通信探測裝置和探測方法，將紅外探測感應部分與GSM遠程通訊部分很好的結合，并且能夠直接用干電池長時間供電并可靠工作，具有以下特點:
[0095](I)功耗極低，只需4節5號干電池就可達到6?8個月左右的工作時間；
[0096](2)能夠實時監測電池電壓，并在電池電壓較低時進行遠程報警，通常情況下，當每節電池電壓小于1.2V以下時發出遠程告警指令，通知相關人員及時更換電池，且在此報警之后，仍能工作達半個月之久，為工作人員更換電池提供了時間；
[0097](3)具有低電壓信息存儲功能:當電池電量不足時，可將之前設置好的配置參數自動保存，方便后期跟換電池后，中央處理器可自動進行配置，不需要手動配置；
[0098](4)由于采用GSM通信設置，可在全國各地鋪設布置，且信號強度好，實現GSM通信設置與各類移動、聯通、電信等各種SIM卡遠程終端的通信，適應性強；
[0099](5)能夠在現場通過按鍵切換為工作模式和調試模式，方便了安裝調試和檢修，在調試模式可驗證整個模塊的各個功能。
[0100]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種低功耗無線通信探測裝置，其特征在于，包括紅外探測器、供電電路、通信設備、存儲設備和中央處理器;所述中央處理器分別與所述紅外探測器、所述供電電路、所述通信設備和所述存儲設備連接;所述供電電路還與所述紅外探測器、所述通信設備和所述存儲設備連接。2.根據權利要求1所述的低功耗無線通信探測裝置，其特征在于，所述紅外探測器為紅外對射探測器，包括紅外發射器和紅外接收器;所述紅外發射器和所述紅外接收器分別安裝于被監測箱體內部靠近入口端的兩側。3.根據權利要求1所述的低功耗無線通信探測裝置，其特征在于，所述紅外探測器為基于反射原理的紅外探測器，包括紅外發射器和紅外接收器;所述紅外發射器和所述紅外接收器安裝于被監測箱體內部靠近入口端的一側。4.根據權利要求3所述的低功耗無線通信探測裝置，其特征在于，所述紅外發射器包括RC振蕩芯片、場效應管和紅外發光二極管;所述RC振蕩芯片的控制使能端與所述中央處理器的I/O 口信號輸入端連接;所述RC振蕩芯片的輸出端與所述場效應管的輸入端連接;所述場效應管的輸出端與所述紅外發光二極管的輸入端連接； 所述紅外接收器包括紅外接收二極管、運算放大器、整流檢波器和比較器;所述紅外接收二極管的輸出端與所述運算放大器的輸入端連接;所述運算放大器的輸出端經過所述整流檢波器后，連接到所述比較器的正輸入端;所述比較器的負輸入端與所述中央處理器的基準電壓輸出端連接;所述比較器的輸出端連接到所述中央處理器的I/O 口信號輸入端。5.根據權利要求1所述的低功耗無線通信探測裝置，其特征在于，所述通信設備為GSM通信設備，所述GSM通信設備配置有開關狀態管腳、開關功能管腳、串口通訊管腳和復位管腳;所述開關狀態管腳、所述開關功能管腳、所述串口通訊管腳和所述復位管腳均連接到所述中央處理器。6.根據權利要求1所述的低功耗無線通信探測裝置，其特征在于，所述供電電路包括供電電源以及電源管理單元； 所述電源管理單元包括電壓檢測電路、第I穩壓芯片和第2穩壓芯片； 其中，所述電壓檢測電路采用電壓檢測比較器，所述電壓檢測比較器的負輸入端連接到所述中央處理器的電源基準電壓輸出端;所述電壓檢測比較器的正輸入端連接到所述供電電源;所述電壓檢測比較器的輸出端連接到所述中央處理器的I/O 口信號輸入端。 所述第I穩壓芯片的供電端口分別與所述中央處理器的電源輸入口和所述電壓檢測比較器的電源輸入口連接;所述第2穩壓芯片的供電端口分別與所述紅外探測器、所述通信設備和所述存儲設備的電源輸入口連接;所述第2穩壓芯片的控制端連接到所述中央處理器。7.根據權利要求1所述的低功耗無線通信探測裝置，其特征在于，所述存儲設備采用非易失性存儲設備。8.一種低功耗無線通信探測方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I，供電電路包括供電電源以及電源管理單元；電源管理單元包括電壓檢測電路、第I穩壓芯片和第2穩壓芯片；其中，電壓檢測電路與中央處理器連接;第I穩壓芯片的供電端口分別與中央處理器的電源輸入口和電壓檢測比較器的電源輸入口連接;第2穩壓芯片的供電端口分別與紅外探測器、通信設備和存儲設備的電源輸入口連接； 中央處理器分別與紅外探測器、通信設備和存儲設備的控制端口連接； 步驟2，中央處理器根據配置參數進行本地配置;其中，配置參數包括目的終端地址、睡眠探測間隔和本地地址； 步驟3，中央處理器具有工作模式和調試模式;在工作模式下，低功耗無線通信探測裝置具有喚醒狀態和睡眠狀態;無論在喚醒狀態還是在睡眠狀態下，第I穩壓芯片均向中央處理器供電，使中央處理器處于連續上電狀態;無論在喚醒狀態還是在睡眠狀態下，電壓檢測電路均實時檢測電池電壓值，并當檢測到電池電壓值低于預設極小值時，向中央處理器發送低電壓報警指令； 步驟4，當需要由喚醒狀態轉變為睡眠狀態時，中央處理器控制第2穩壓芯片的輸出電壓斷掉，從而使紅外探測器、通信設備和存儲設備均處于掉電狀態;而中央處理器通過第I穩壓芯片持續上電，但中央處理器將自身正常工作的高頻率降為低頻率，然后進入睡眠程序; 步驟5，在睡眠程序執行過程中，如果中央處理器接收到電壓檢測電路發送的低電壓報警指令，則執行步驟6;如果達到預配置的睡眠探測間隔，則執行步驟7: 步驟6，當中央處理器接收到電壓檢測電路發送的低電壓報警指令時，中央處理器轉為喚醒狀態，即:中央處理器調整為工作頻率，中央處理器通過對第2穩壓芯片控制，使存儲設備和通信設備均上電； 然后，中央處理器查看通信設備是否接收到新的配置參數修改信息；如果接收到，則中央處理器一方面控制存儲設備自動存儲新的配置參數，以便當電池被更換，電池電壓達到標準工作電壓值后，中央處理器可讀取存儲設備所存儲的配置參數自動進行本地配置，再繼續工作；另一方面，中央處理器根據新的配置參數，通過通信設備向目的終端發送低電壓報警信息;然后，中央處理器控制低功耗無線通信探測裝置轉變為睡眠狀態； 如果未接收到新的配置參數修改信息，則中央處理器一方面控制存儲設備自動存儲當前配置參數，以便當電池被更換，電池電壓達到標準工作電壓值后，中央處理器可讀取存儲設備所存儲的配置參數自動進行本地配置，再繼續工作；另一方面，中央處理器根據當前配置參數，通過通信設備向目的終端發送低電壓報警信息;然后，中央處理器控制低功耗無線通信探測裝置轉變為睡眠狀態； 步驟7: 步驟7.1，當達到預配置的睡眠探測間隔時，中央處理器調整為工作頻率，中央處理器通過對第2穩壓芯片控制，首先僅使紅外探測器上電； 然后，中央處理器向紅外探測器發送紅外探測指令，紅外探測器在接收到紅外探測指令后進行紅外探測，并向中央處理器返回探測結果；中央處理器根據探測結果判斷箱體內部是否為接近裝滿狀態，如果判斷結果為是，則執行步驟7.2;如果判斷結果為否，則執行步驟7.3; 步驟7.2，中央處理器通過對第2穩壓芯片控制，使通信設備上電；然后，中央處理器通過通信設備向遠程終端發送箱體內部接近裝滿狀態的通信消息;然后中央處理器控制低功耗無線通信探測裝置轉變為睡眠狀態，并返回執行步驟5; 步驟7.3，中央處理器控制低功耗無線通信探測裝置轉變為睡眠狀態，并返回執行步驟 5。9.根據權利要求8所述的低功耗無線通信探測方法，其特征在于，步驟7.1中，中央處理器根據探測結果判斷箱體內部是否為接近裝滿狀態，具體為: 中央處理器向紅外探測器發送第I次紅外探測指令，使紅外探測器進行第I次紅外探測，如果第I次紅外探測的探測結果為箱體內部為接近裝滿狀態，則中央處理器關閉紅外探測器，經過預設間隔后，重新打開紅外探測器進行第2次紅外探測，如果第2次紅外探測的探測結果仍然為箱體內部為接近裝滿狀態，則中央處理器才得出箱體內部為接近裝滿狀態的結論。10.根據權利要求8所述的低功耗無線通信探測方法，其特征在于，所述中央處理器還設置有自動喚醒報狀態模塊； 所述自動喚醒報狀態模塊用于:當達到預設極大值時間長度時，如果中央處理器持續未通過通信設備與遠程終端通信，則自動喚醒所述中央處理器，中央處理器啟動紅外探測器和通信設備;通過紅外探測器進行箱體內部狀態檢測，中央處理器根據紅外探測器的探測結果，獲知箱體內部狀態，并通過通信設備將箱體內部狀態上報給遠程終端。
【文檔編號】G08C23/04GK105931454SQ201610483657
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月27日
【發明人】楊光澤, 常濤
【申請人】北京盈創高科新技術發展有限公司