一种基于微能量采集网络的低功耗通信方法及装置与流程

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：

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。

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。

技术实现要素：

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。

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：

在各微能量采集终端中预设时间戳或预设频道，；

各微能量采集终端按照各自的时间戳或频道与服务器进行数据交互，所述时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；

各微能量采集终端根据获取的更新数据更新配置。

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：

通信控制单元，用于按照时间戳或频道与服务器进行数据交互，所述时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；

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、终端位置信息和时间戳。

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。

本发明实施例将各微能量采集终端按照各自的时间戳定时与服务器进行数据交互，在不进行数据交互时保持休眠，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。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于微能量采集网络的低功耗通信方法的流程结构图；

图2为本发明实施例提供的基于微能量采集网络的低功耗通信方法中步骤s102的流程结构图；

图3为本发明实施例提供的基于微能量采集网络的低功耗通信方法中步骤s201的流程结构图；

图4为本发明实施例提供的基于微能量采集网络的低功耗通信方法中步骤s302的流程结构图；

图5为本发明实施例提供的基于微能量采集网络的低功耗通信装置的结构图；

图6为本发明优选实施例提供基于微能量采集网络的低功耗通信装置中通信控制单元的结构图。

具体实施方式

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。

本发明实施例将各微能量采集终端按照各自的时间戳定时与服务器进行数据交互，在不进行数据交互时保持休眠，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。

图1示出了本发明实施例提供的基于微能量采集网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。

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能、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。

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：

在步骤s101中，在各微能量采集终端中预设时间戳或预设频道；

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，根据时间戳定时被唤醒。

在第一次通信时，通过预设在各终端中的缺省时间戳或缺省频道与服务器通信，例如一号终端中预设的时间戳为12:00，二号终端中预设的时间戳为12:05，三号终端中预设的时间戳为12:10……在各自的时间戳到来时依次与服务器进行通信，并且在获取到服务器的更新数据中更新的时间戳后，按照更新的时间戳进行下一次通信。

另外，该时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时可以跳频到另一频道进行通信，或者在当前终端数量过多时，服务器同时采用多个频道同时与多个终端进行通信。

在本发明实施例中，可以设置各微能量采集终端的时间戳均不相同，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时间戳具有部分相同或全部相同，通过不同频道同时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。

具体地，该时间戳可以包括临时戳和系统戳；

临时戳于需要临时接入时分配，一次通信完成后失效；

系统戳于经过服务器认证后分配，当系统戳时间到来时，临时戳的通信被中断。

作为本发明一实施例，临时戳和系统戳可以处于不同频道；

微能量采集终端在当前时间戳内无应答时，自动跳频到下一个频道进行通信重试；

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。

在步骤s102中，各微能量采集终端按照各自的时间戳或频道依次与服务器进行数据交互，该时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；

在本发明实施例中，在终端没有与服务器建立通信时采用预设在终端中的缺省时间戳定时唤醒与服务器尝试通信，在从服务器获取到了更新的时间戳后，采用更新的时间戳与服务器再次通信。

具体地，步骤s102通过设置时间轮片，使多个微能量采集终端与服务器在时间轮片内根据所述时间戳进行通信。

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

如果在服务器闲时，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时间戳的交互就能保证数据通信；而在忙时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时间戳的通信方式，来获取更多的竞争优势，以保证顺利的和服务器交互。

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。

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、终端位置信息和时间戳；

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时间，从而减少通信所需的能耗。

服务器的更新时间可以根据时间戳来确定。缓存区的更新指令和更新数据在服务器进行数据更新时替换保存。

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。

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时，若在预设时间戳或预设频道时间内没有完成，则服务器记录断点数据，以供再次进行数据交互时根据断点数据继续进行数据交互。

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。

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；

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

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。

本发明实施例将各微能量采集终端按照各自的时间戳定时与服务器进行数据交互，在不进行数据交互时保持休眠，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。

图2示出了本发明实施例提供的基于微能量采集网络的低功耗通信方法中步骤s102的流程结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，步骤s102的具体包括下述步骤：

在步骤s201中，微能量采集终端按照预设时间戳或预设频道与服务器完成接入设置；

在步骤s202中，微能量采集终端根据时间戳或频道定时向服务器上传采集数据；

在步骤s203中，微能量采集终端根据时间戳或频道定时发出询问包，询问服务器是否存在更新指令；

若否，则等待再次询问，返回执行步骤s203；

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；

具体地，该设置模式包括：闲时、忙时；

微能量采集终端在闲时以预设低频度时间戳发射接收状态指令给服务器；

微能量采集终端在忙时以预设高频度时间戳发射接收状态指令给服务器。

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。

图3示出了本发明实施例提供的基于微能量采集网络的低功耗通信方法中步骤s201的流程结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，步骤s201具体包括下述步骤：

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、类型和时间戳；

在步骤s302中，服务器获取广播包后根据广播包查询数据库，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；

在步骤s303中，微能量采集终端再次与服务器连接时，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。

图4示出了本发明实施例提供的基于微能量采集网络的低功耗通信方法中步骤s302的流程结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，步骤s302具体包括下述步骤：

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；

在步骤s402中，服务器根据预设信息查询数据库，得到对应的数据包，数据包包括微能量采集终端的通信id、通信包长和时间戳。

本发明实施例将各微能量采集终端按照各自的时间戳定时与服务器进行数据交互，在不进行数据交互时保持休眠，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。

图5示出了本发明实施例提供的基于微能量采集网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。

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：

通信控制单元11，用于按照时间戳或频道与服务器进行数据交互，所述时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；

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、终端位置信息和时间戳。

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。

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。

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时间，从而减少通信所需的能耗。

服务器的更新时间可以根据时间戳来确定。缓存区的更新指令和更新数据在服务器进行数据更新时替换保存。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。

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，根据时间戳定时被唤醒。

在第一次通信时，通过预设在各终端中的缺省时间戳或缺省频道与服务器通信，例如一号终端中预设的时间戳为12:00，二号终端中预设的时间戳为12:05，三号终端中预设的时间戳为12:10……在各自的时间戳到来时依次与服务器进行通信，并且在获取到服务器的更新数据中更新的时间戳后，按照更新的时间戳进行下一次通信。

在本发明实施例中，在终端没有与服务器建立通信时采用预设在终端中的缺省时间戳定时唤醒与服务器尝试通信，在从服务器获取到了更新的时间戳后，采用更新的时间戳与服务器再次通信。

另外，该时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时可以跳频到另一频道进行通信，或者在当前终端数量过多时，服务器同时采用多个频道同时与多个终端进行通信。

在本发明实施例中，可以设置各微能量采集终端的时间戳均不相同，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时间戳具有部分相同或全部相同，通过不同频道同时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。

具体地，时间戳可以包括临时戳和系统戳；

该临时戳于需要临时接入时分配，一次通信完成后失效；

该系统戳于经过服务器认证后分配，当系统戳时间到来时，临时戳的通信被中断。

进一步地，该临时戳和系统戳可以处于不同频道；

通信控制单元在当前时间戳内无应答时，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。

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

如果在服务器闲时，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时间戳的交互就能保证数据通信；而在忙时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时间戳的通信方式，来获取更多的竞争优势，以保证顺利的和服务器交互。

在微能量采集终端与服务器进行数据交互时，若在预设时间戳或预设频道时间内没有完成，则服务器记录断点数据，以供再次进行数据交互时根据断点数据继续进行数据交互。

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；

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。

本发明实施例将各微能量采集终端按照各自的时间戳定时与服务器进行数据交互，在不进行数据交互时保持休眠，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。

图6示出了本发明实施例提供的基于微能量采集网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。

作为本发明一实施例，该通信控制单元11包括：

接入设置单元111，用于按照预设时间戳或预设频道与服务器完成接入设置；

上传单元112，用于根据所述时间戳或所述频道定时向服务器上传采集数据；

询问单元113，用于根据所述时间戳或所述频道定时发出询问包，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时等待再次询问；

发射状态指令单元114，用于在服务器存在更新指令时，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；

具体地，该设置模式可以包括：闲时、忙时；

发射状态指令单元114在闲时以预设低频度时间戳发射接收状态指令给服务器；

发射状态指令单元114在忙时以预设高频度时间戳发射接收状态指令给服务器。

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。

优选地，该通信控制单元还可以包括一时间轮片设置单元116，用于设置时间轮片，使多个微能量采集终端中的通信控制单元与服务器在时间轮片内根据所述时间戳进行数据交互。

作为本发明一优选实施例，该接入设置单元111包括：

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、类型和时间戳；

反馈接收单元1112，用于再次与服务器连接时，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查询数据库得到，并被保存在服务器的收发缓冲区。

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。

本发明实施例将各微能量采集终端按照各自的时间戳定时与服务器进行数据交互，在不进行数据交互时保持休眠，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。

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。