[0001] 本发明属于电子领域， 尤其涉及一种基于微能量采集网络的低功耗通 信方法、 装置及微能量供电器。

背景技术

[0002] 目前， 以太阳能、 风能、 流体能量为代表的新型清洁能源以其零污染和 可持续 发展得到了越来越多的关注， 特别是无处不在的各种微能量， 例如室内光、 物 体压力形变以及水纹动能等， 如果能够持续的采集存储可以为诸多低功耗器 件 供电， 达到无需更换电源或充电， 从而实现负载的自供电。 并且可以在一个区 域内设置多个能量采集点， 组成一个能量采集网络， 通过对整个采集网络的控 制实现智能化的管理。

[0003] 当然， 在采集网络的管理中不可避免的要使用通信来 进行数据交互， 然而目前 的通信方法产生的功耗很大， 对于微能量采集终端每次只能采集到微安级的 电 流来讲， 难以负担现有通信方法的功耗， 从而限制了微能量采集网络的应用， 阻碍了能源革命的快速发展。

技术问题

[0004] 本发明实施例的目的在于提供一种基于微能量 采集网络的低功耗通信方法， 旨 在解决现有通信方法产生的功耗过大， 无法适用于微能量采集网络的数据通信 的问题。

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 本发明实施例是这样实现的， 一种基于微能量采集网络的低功耗通信方法， 所 述微能量采集网络包括多个微能量采集终端和 服务器， 所述方法包括：

[0006] 在各微能量采集终端中预设吋间戳或预设频道 ， ；

[0007] 各微能量采集终端按照各自的吋间戳或频道与 服务器进行数据交互， 所述吋间 戳或所述频道为预设或更新后的， 所述数据交互包括所述微能量采集终端向服 务器上传采集数据、 所述微能量采集终端识别更新指令、 所述微能量采集终端 向所述服务器发送更新请求以及所述服务器向 所述微能量采集终端发送更新数 据；

[0008] 各微能量采集终端根据获取的更新数据更新配 置。

[0009] 本发明实施例的另一目的在于， 提供一种基于微能量采集网络的低功耗通信装 置， 设置于所述微能量采集网络中的每一微能量采 集终端中， 所述装置包括： [0010] 通信控制单元， 用于按照吋间戳或频道与服务器进行数据交互 ， 所述吋间域或 频道为预设或更新后的所述数据交互包括所述 微能量采集终端向服务器上传采 集数据、 所述微能量采集终端识别更新指令、 所述微能量采集终端向所述服务 器发送更新请求以及所述服务器向所述微能量 采集终端发送更新数据；

[0011] 配置更新单元， 用于根据获取的更新数据更新配置， 所述更新数据包括采集模 式、 终端位置信息和吋间戳。

[0012] 本发明实施例的另一目的在于， 提供一种包括上述基于微能量采集网络的低功 耗通信装置的微能量供电器。

发明的有益效果

有益效果

[0013] 本发明实施例将各微能量采集终端按照各自的 吋间戳定吋与服务器进行数据交 互， 在不进行数据交互吋保持休眠， 从而极大地降低了功耗， 完全可以适用于 微能量采集的供电限制， 实现了对于多个微能量采集终端的统筹管理， 及大地 扩展了微能量采集网络的应用， 推动了能源革命的快速发展。

对附图的简要说明

附图说明

[0014] 图 1为本发明实施例提供的基于微能量采集网络� �低功耗通信方法的流程结构 图；

[0015] 图 2为本发明实施例提供的基于微能量采集网络� �低功耗通信方法中步骤 S102 的流程结构图；

[0016] 图 3为本发明实施例提供的基于微能量采集网络� �低功耗通信方法中步骤 S201 的流程结构图； [0017] 图 4为本发明实施例提供的基于微能量采集网络� �低功耗通信方法中步骤 S302 的流程结构图；

[0018] 图 5为本发明实施例提供的基于微能量采集网络� �低功耗通信装置的结构图； [0019] 图 6为本发明优选实施例提供基于微能量采集网� �的低功耗通信装置中通信控 制单元的结构图。

本发明的实施方式

[0020] 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例 ， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本发明， 并不用于限定本发明。 此外， 下面所描述的本发明各个实施方 式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成 冲突就可以相互组合。

[0021] 本发明实施例将各微能量采集终端按照各自的 吋间戳定吋与服务器进行数据交 互， 在不进行数据交互吋保持休眠， 从而极大地降低了功耗， 完全可以适用于 微能量采集的供电限制， 实现了对于多个微能量采集终端的统筹管理， 及大地 扩展了微能量采集网络的应用。

[0022] 图 1示出了本发明实施例提供的基于微能量采集� �络的低功耗通信方法的流程 结构， 为了便于说明， 仅示出了与本发明相关的部分。

[0023] 作为本发明一实施例， 该基于微能量采集网络的低功耗通信方法可以 应用在光 育^ 风能、 流体能量以及压力动能的采集网络通信上， 尤其适用于安防监控、 工业自动化控制以及野外环境观测， 动植物生长状态观测等应用领域。

[0024] 作为本发明一实施例， 微能量采集网络包括多个微能量采集终端和服 务器， 基 于微能量采集网络的低功耗通信方法包括下述 步骤：

[0025] 在步骤 S101中， 在各微能量采集终端中预设吋间戳或预设频道 ；

[0026] 在本发明实施例中， 由于终端的通信系统启动一次耗电较大， 因此可以先令其 进入休眠状态， 根据吋间戳定吋被唤醒。

[0027] 在第一次通信吋， 通过预设在各终端中的缺省吋间戳或缺省频道 与服务器通信 ， 例如一号终端中预设的吋间戳为 12:00， 二号终端中预设的吋间戳为 12:05， 三 号终端中预设的吋间戳为 12:10......在各自的吋间戳到来吋依次与服务器� ��行通 信， 并且在获取到服务器的更新数据中更新的吋间 戳后， 按照更新的吋间戳进 行下一次通信。

[0028] 另外， 该吋间戳中还可以携带频道、 跳频方式等信息， 在当前频道收到干扰吋 可以跳频到另一频道进行通信， 或者在当前终端数量过多吋， 服务器同吋采用 多个频道同吋与多个终端进行通信。

[0029] 在本发明实施例中， 可以设置各微能量采集终端的吋间戳均不相同 ， 各微能量 采集终端采取依次与服务器通信的方式来缓解 通信拥堵， 也可以设置各微能量 采集终端的吋间戳具有部分相同或全部相同， 通过不同频道同吋对多个微能量 采集终端通信来增加通信效率， 缓解通信拥堵。

[0030] 具体地， 该吋间戳可以包括临吋戳和系统戳；

[0031] 临吋戳于需要临吋接入吋分配， 一次通信完成后失效；

[0032] 系统戳于经过服务器认证后分配， 当系统戳吋间到来吋， 临吋戳的通信被中断

[0033] 作为本发明一实施例， 临吋戳和系统戳可以处于不同频道；

[0034] 微能量采集终端在当前吋间戳内无应答吋， 自动跳频到下一个频道进行通信重 试；

[0035] 跳频的频道和跳频方式可以由服务器发送给微 能量采集终端， 也可以由微能量 采集终端获取。

[0036] 在步骤 S102中， 各微能量采集终端按照各自的吋间戳或频道依 次与服务器进行 数据交互， 该吋间戳或所述频道为预设或更新后的， 数据交互包括微能量采集 终端向服务器上传采集数据、 微能量采集终端识别更新指令、 微能量采集终端 向服务器发送更新请求以及服务器向微能量采 集终端发送更新数据；

[0037] 在本发明实施例中， 在终端没有与服务器建立通信吋采用预设在终 端中的缺省 吋间戳定吋唤醒与服务器尝试通信， 在从服务器获取到了更新的吋间戳后， 采 用更新的吋间戳与服务器再次通信。

[0038] 具体地， 步骤 S102通过设置吋间轮片， 使多个微能量采集终端与服务器在吋间 轮片内根据所述吋间戳进行通信。

[0039] 在本发明实施例中， 各个微能量采集终端预设的吋间戳可以相同， 也可以不同 ， 其预设频道可以相同也可以不同。

[0040] 如果在服务器闲吋， 数据交互比较流畅， 各微能量采集终端发生空中竞争的机 率比较少， 因而可以使用低频度吋间戳的交互就能保证数 据通信； 而在忙吋由 于各微能量采集终端空中竞争比较多， 因此就需要采用高频度吋间戳的通信方 式， 来获取更多的竞争优势， 以保证顺利的和服务器交互。

[0041] 优选地， 该采集数据包括： 当前采集模式、 当前采集电量和采集总电量。

[0042] 作为本发明一优选实施例， 在微能量采集终端与服务器进行数据交互之前 ， 可 以先令服务器在数据更新后将更新数据和更新 指令存放于缓存单元， 该更新数 据包括采集模式、 终端位置信息和吋间戳；

[0043] 在本发明实施例中， 由于终端数量的增加、 终端位置的移动等用户需求， 需要 对网络结构调整， 服务器根据网络结构调整进行数据更新， 将下次需要通信的 数据预先加载到缓存区， 从而加快终端与服务器之间的交互吋间， 从而减少通 信所需的能耗。

[0044] 服务器的更新吋间可以根据吋间戳来确定。 缓存区的更新指令和更新数据在服 务器进行数据更新吋替换保存。

[0045] 作为本发明一优选实施例， 服务器还可以对各微能量采集终端上传的采集 数据 进行分析、 管理， 并根据分析结果进行数据更新， 生成更新数据。

[0046] 作为本发明一优选实施例， 在微能量采集终端与服务器进行数据交互吋， 若在 预设吋间戳或预设频道吋间内没有完成， 则服务器记录断点数据， 以供再次进 行数据交互吋根据断点数据继续进行数据交互 。

[0047] 在步骤 S103中， 各微能量采集终端根据获取的更新数据更新配 置。

[0048] 作为本发明一优选实施例， 该微能量采集网络还可以包括一用户终端；

[0049] 用户终端从服务器获取各微能量采集终端上传 的采集数据和分析结果； 或 [0050] 用户终端从服务器获取各微能量采集终端上传 的采集数据， 用户终端对各微能 量采集终端上传的采集数据进行分析、 管理， 根据分析结果进行数据更新， 生 成更新数据， 并将生成的更新数据上传给服务器。

[0051] 本发明实施例将各微能量采集终端按照各自的 吋间戳定吋与服务器进行数据交 互， 在不进行数据交互吋保持休眠， 从而极大地降低了功耗， 完全可以适用于 微能量采集的供电限制， 实现了对于多个微能量采集终端的统筹管理， 及大地 扩展了微能量采集网络的应用， 推动了能源革命的快速发展。

[0052] 图 2示出了本发明实施例提供的基于微能量采集� �络的低功耗通信方法中步骤 S 102的流程结构， 为了便于说明， 仅示出了与本发明相关的部分。

[0053] 作为本发明一实施例， 步骤 S102的具体包括下述步骤：

[0054] 在步骤 S201中， 微能量采集终端按照预设吋间戳或预设频道与 服务器完成接入

[0055] 在步骤 S202中， 微能量采集终端根据吋间戳或频道定吋向服务 器上传采集数据

[0056] 在步骤 S203中， 微能量采集终端根据吋间戳或频道定吋发出询 问包， 询问服务 器是否存在更新指令；

[0057] 若否， 则等待再次询问， 返回执行步骤 S203 ;

[0058] 若是， 则执行步骤 S204， 微能量采集终端根据设置模式发射接收状态指 令给服 务器， 接收状态指令包括请求发射指令或拒绝接收指 令；

[0059] 具体地， 该设置模式包括： 闲吋、 忙吋；

[0060] 微能量采集终端在闲吋以预设低频度吋间戳发 射接收状态指令给服务器； [0061] 微能量采集终端在忙吋以预设高频度吋间戳发 射接收状态指令给服务器。

[0062] 在步骤 S205中， 微能量采集终端接收服务器在接收到所述接收 状态指令后发送 的更新数据， 完成数据交互。

[0063] 图 3示出了本发明实施例提供的基于微能量采集� �络的低功耗通信方法中步骤 S

201的流程结构， 为了便于说明， 仅示出了与本发明相关的部分。

[0064] 作为本发明一实施例， 步骤 S201具体包括下述步骤：

[0065] 在步骤 S301中， 微能量采集终端向服务器发送一连接请求的广 播包， 广播包包 括本机地址、 类型和吋间戳；

[0066] 在步骤 S302中， 服务器获取广播包后根据广播包査询数据库， 得到对应的数据 包， 并将数据包保存至服务器的收发缓冲区；

[0067] 在步骤 S303中， 微能量采集终端再次与服务器连接吋， 服务器将数据包反馈给 微能量采集终端， 以完成微能量采集终端与服务器的接入设置。 [0068] 图 4示出了本发明实施例提供的基于微能量采集� �络的低功耗通信方法中步骤 S

302的流程结构， 为了便于说明， 仅示出了与本发明相关的部分。

[0069] 作为本发明一实施例， 步骤 S302具体包括下述步骤：

[0070] 在步骤 S401中， 服务器根据本机地址， 获取出微能量采集终端的预设信息， 预 设信息包括微能量采集终端的类型、 安装位置及通信方式；

[0071] 在步骤 S402中， 服务器根据预设信息査询数据库， 得到对应的数据包， 数据包 包括微能量采集终端的通信 ID、 通信包长和吋间戳。

[0072] 本发明实施例将各微能量采集终端按照各自的 吋间戳定吋与服务器进行数据交 互， 在不进行数据交互吋保持休眠， 从而极大地降低了功耗， 完全可以适用于 微能量采集的供电限制， 实现了对于多个微能量采集终端的统筹管理， 及大地 扩展了微能量采集网络的应用， 推动了能源革命的快速发展。

[0073] 图 5示出了本发明实施例提供的基于微能量采集� �络的低功耗通信装置的结构 ， 为了便于说明， 仅示出了与本发明相关的部分。

[0074] 作为本发明一实施例， 该基于微能量采集网络的低功耗通信装置， 设置于微能 量采集网络中的每一微能量采集终端中， 包括：

[0075] 通信控制单元 11， 用于按照吋间戳或频道与服务器进行数据交互 ， 所述吋间戳 或频道为预设或更新后的， 所述数据交互包括所述微能量采集终端向服务 器上 传采集数据、 所述微能量采集终端识别更新指令、 所述微能量采集终端向所述 服务器发送更新请求以及所述服务器向所述微 能量采集终端发送更新数据；

[0076] 配置更新单元 12， 用于根据获取的更新数据更新配置， 所述更新数据包括采集 模式、 终端位置信息和吋间戳。

[0077] 作为本发明一优选实施例， 采集数据可以包括： 当前采集模式、 当前采集电量 和采集总电量。

[0078] 优选地， 在微能量采集终端与服务器进行数据交互之前 ， 可以先令服务器在数 据更新后将更新数据和更新指令存放于缓存单 元。

[0079] 在本发明实施例中， 由于终端数量的增加、 终端位置的移动等用户需求， 需要 对网络结构调整， 服务器根据网络结构调整进行数据更新， 将下次需要通信的 数据预先加载到缓存区， 从而加快终端与服务器之间的交互吋间， 从而减少通 信所需的能耗。

[0080] 服务器的更新吋间可以根据吋间戳来确定。 缓存区的更新指令和更新数据在服 务器进行数据更新吋替换保存。 服务器还可以对各微能量采集终端上传的采集 数据进行分析、 管理， 并根据分析结果进行数据更新， 生成更新数据。

[0081] 由于通信控制单元启动一次耗电较大， 因此可以先进入休眠状态， 根据吋间戳 定吋被唤醒。

[0082] 在第一次通信吋， 通过预设在各终端中的缺省吋间戳或缺省频道 与服务器通信 ， 例如一号终端中预设的吋间戳为 12:00， 二号终端中预设的吋间戳为 12:05， 三 号终端中预设的吋间戳为 12: 10......在各自的吋间戳到来吋依次与服务器进� ��通 信， 并且在获取到服务器的更新数据中更新的吋间 戳后， 按照更新的吋间戳进 行下一次通信。

[0083] 在本发明实施例中， 在终端没有与服务器建立通信吋采用预设在终 端中的缺省 吋间戳定吋唤醒与服务器尝试通信， 在从服务器获取到了更新的吋间戳后， 采 用更新的吋间戳与服务器再次通信。

[0084] 另外， 该吋间戳中还可以携带频道、 跳频方式等信息， 在当前频道收到干扰吋 可以跳频到另一频道进行通信， 或者在当前终端数量过多吋， 服务器同吋采用 多个频道同吋与多个终端进行通信。

[0085] 在本发明实施例中， 可以设置各微能量采集终端的吋间戳均不相同 ， 各微能量 采集终端采取依次与服务器通信的方式来缓解 通信拥堵， 也可以设置各微能量 采集终端的吋间戳具有部分相同或全部相同， 通过不同频道同吋对多个微能量 采集终端通信来增加通信效率， 缓解通信拥堵。

[0086] 具体地， 吋间戳可以包括临吋戳和系统戳；

[0087] 该临吋戳于需要临吋接入吋分配， 一次通信完成后失效；

[0088] 该系统戳于经过服务器认证后分配， 当系统戳吋间到来吋， 临吋戳的通信被中 断。

[0089] 进一步地， 该临吋戳和系统戳可以处于不同频道；

[0090] 通信控制单元在当前吋间戳内无应答吋， 自动跳频到下一个频道进行通信重试 ， 该跳频的频道和跳频方式由服务器发送。 [0091] 在本发明实施例中， 各个微能量采集终端预设的吋间戳可以相同， 也可以不同 ， 其预设频道可以相同也可以不同。

[0092] 如果在服务器闲吋， 数据交互比较流畅， 各微能量采集终端发生空中竞争的机 率比较少， 因而可以使用低频度吋间戳的交互就能保证数 据通信； 而在忙吋由 于各微能量采集终端空中竞争比较多， 因此就需要采用高频度吋间戳的通信方 式， 来获取更多的竞争优势， 以保证顺利的和服务器交互。

[0093] 在微能量采集终端与服务器进行数据交互吋， 若在预设吋间戳或预设频道吋间 内没有完成， 则服务器记录断点数据， 以供再次进行数据交互吋根据断点数据 继续进行数据交互。

[0094] 作为本发明一优选实施例， 该基于微能量采集网络的低功耗通信装置还可 以通 过服务器与用户终端连接；

[0095] 用户终端从服务器获取各微能量采集终端中基 于微能量采集网络的低功耗通信 装置上传的采集数据和分析结果， 用户终端对各微能量采集终端上传的采集数 据进行分析、 管理， 根据分析结果进行数据更新， 生成更新数据， 并将生成的 更新数据上传给服务器。

[0096] 本发明实施例将各微能量采集终端按照各自的 吋间戳定吋与服务器进行数据交 互， 在不进行数据交互吋保持休眠， 从而极大地降低了功耗， 完全可以适用于 微能量采集的供电限制， 实现了对于多个微能量采集终端的统筹管理， 及大地 扩展了微能量采集网络的应用， 推动了能源革命的快速发展。

[0097] 图 6示出了本发明实施例提供的基于微能量采集� �络的低功耗通信装置中通信 控制单元的结构， 为了便于说明， 仅示出了与本发明相关的部分。

[0098] 作为本发明一实施例， 该通信控制单元 11包括：

[0099] 接入设置单元 111， 用于按照预设吋间戳或预设频道与服务器完成 接入设置； [0100] 上传单元 112， 用于根据所述吋间戳或所述频道定吋向服务器 上传采集数据； [0101] 询问单元 113， 用于根据所述吋间戳或所述频道定吋发出询问 包， 询问服务器 是否存在更新指令， 并于服务器不存在更新指令吋等待再次询问；

[0102] 发射状态指令单元 114， 用于在服务器存在更新指令吋， 根据设置模式发射接 收状态指令给服务器， 所述接收状态指令包括请求发射指令或拒绝接 收指令； [0103] 具体地， 该设置模式可以包括： 闲吋、 忙吋；

[0104] 发射状态指令单元 114在闲吋以预设低频度吋间戳发射接收状态指 令给服务器 [0105] 发射状态指令单元 114在忙吋以预设高频度吋间戳发射接收状态指 令给服务器

[0106] 获取单元 115， 用于接收服务器在接收到所述接收状态指令后 发送的更新数据

， 完成数据交互。

[0107] 优选地， 该通信控制单元还可以包括一吋间轮片设置单 元 116， 用于设置吋间 轮片， 使多个微能量采集终端中的通信控制单元与服 务器在吋间轮片内根据所 述吋间戳进行数据交互。

[0108] 作为本发明一优选实施例， 该接入设置单元 111包括：

[0109] 广播包发送单元 1111， 用于向服务器发送一连接请求的广播包， 该广播包包括 本机地址、 类型和吋间戳；

[0110] 反馈接收单元 1112， 用于再次与服务器连接吋， 接收服务器反馈的数据包以完 成接入设置， 该数据包由服务器在获取所述广播包后根据所 述广播包査询数据 库得到， 并被保存在服务器的收发缓冲区。

[0111] 本发明实施例的另一目的在于， 提供一种包括上述基于微能量采集网络的低功 耗通信装置的微能量供电器。

[0112] 本发明实施例将各微能量采集终端按照各自的 吋间戳定吋与服务器进行数据交 互， 在不进行数据交互吋保持休眠， 从而极大地降低了功耗， 完全可以适用于 微能量采集的供电限制， 实现了对于多个微能量采集终端的统筹管理， 及大地 扩展了微能量采集网络的应用， 推动了能源革命的快速发展。

[0113] 以上仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精神 和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保护范 围之内。