本发明涉及电池能量管理领域，具体涉及一种小型渔船监管装置及能耗控制方法。
背景技术
小型渔船监管装置通过与管理平台之间的无线通讯连接，将渔船的位置等信息报送管理平台，便于平台管理，其还具有多轴磁传感器和重力传感器，以感应装置是否被盗拆或渔船是否翻覆。当装置被盗拆或渔船是翻覆时，则需要向管理平台报警。
由于小型渔船监管装置一般安装在没有发电设备的小型渔船上，只能依靠太阳能电池板供电，而且，由于该装置本身体积较小，太阳能电池板面积也有限，且在海上往往遭遇恶劣气候，影响太阳能充电效率。因此，每天能充进电池的电量也极其有限。
然而，现有技术中，小型渔船监管装置往往改造自大型船舶的ais设备，并没有对能耗进行适应性改造，因此，往往没有考虑电能消耗问题，而是采用中心处理器，控制所有模块以实现相关的功能，这就导致经常电能耗尽后无法使用，特别在是一些紧急情况下，由于丧失功能往往会导致生命财产损失。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种小型渔船监管装置及能耗控制方法，其能有效控制渔船监管装置能耗，使其适应太阳能供电的使用环境，并能基于此做到功能实现与能耗之间的平衡。
为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种小型渔船监管装置能耗控制方法，用于通过太阳能为电池充电的小型渔船监管装置，其通过低功耗处理器处理传感信息，并由低功耗处理器在特定条件下即时唤醒或定时唤醒高性能处理器处理定位信息、避碰信息及与管理平台的信息交互事宜。
进一步地，所述的高性能处理器获取定位信息后将其存储于存储器。
进一步地，当高性能处理器被唤醒后，如判断电池电压满足第一条件，则不再执行任务继续休眠；所述的第一条件为：电池电压值低于第一门限值。
进一步地，当高性能处理器被唤醒后，如判断电池电压满足第二条件，则不再执行任务继续休眠；所述的第二条件为：电池电压值从第一门限值以下上升至第一门限值以上且低于第二门限值。
进一步地，所述的高性能处理器存储判断门限参数，所述的判断门限参数包括基于第一门限值判断和基于第二门限值判断；所述的高性能处理器具体通过如下步骤判断电池电压是否满足第一条件或第二条件：步骤1：读取高性能处理器当前判断门限参数；步骤2：如当前判断门限参数为基于第一门限值判断则执行步骤3，如当前判断门限参数为基于第二门限值判断则执行步骤4；步骤3：判断电池电压值是否小于第一门限值，如是则判断为满足第一条件，并将判断门限参数改写为基于第二门限值判断；如否则判断为既不满足第一条件，也不满足第二条件；步骤4：判断电池电压值是否小于第二门限值，如是则判断为满足第二条件，如否则判断为既不满足第一条件，也不满足第二条件，并将判断门限参数改写为基于第一门限值判断。
进一步地，所述的低功耗处理器每隔第一期间唤醒高性能处理器，在电池电压既不满足第一条件，也不满足第二条件的情况下，高性能处理器获取定位信息并存入存储器后休眠。
进一步地，所述的高性能处理器获取定位信息并存入存储器后，还发送一次包含自身定位信息的避碰信息再休眠。
进一步地，所述的低功耗处理器每隔第二期间唤醒高性能处理器，在电池电压既不满足第一条件，也不满足第二条件的情况下，高性能处理器向管理平台上报所有未上报过的定位信息，所述的高性能处理器在完成上报后等待第三期间以准备接收管理平台下发的指令，如在第三期间内未接收到管理平台下发的指令则高性能处理器进入休眠；如在第三期间内接收到管理平台下发的指令则高性能处理器依据指令执行完毕后进入休眠；所述的第二期间大于第一期间。
进一步地，所述的管理平台在接收到定位信息后，如判断渔船所在位置进入港区或进入安全区域，即发出修改期间参数指令，以通知高性能处理器将第一期间值和第二期间值修改至较高值；所述的管理平台在接收到定位信息后，如判断渔船离开港区或即将离开安全区域，即向通讯模块发出修改期间参数指令，以通知高性能处理器将第一期间值和第二期间值修改至较低值。
进一步地，所述的特定条件包括低功耗处理器处理三轴重力加速度传感器报送的三轴重力加速度测量信息时发现符合渔船倾覆条件的，低功耗处理器即时唤醒高性能处理器，所述的高性能处理器在电池电压不符合第一条件时向管理平台发送倾覆报警，并从存储器中提取所有未上报的定位信息发送至管理平台。
进一步地，所述的特定条件包括低功耗处理器处理三轴磁场强度传感器报送的三轴磁场强度测量信息时发现符合盗拆条件的，低功耗处理器即时唤醒高性能处理器，所述的高性能处理器在电池电压不符合第一条件时向管理平台发送盗拆报警，并从存储器中提取所有未上报的定位信息发送至管理平台。
一种小型渔船管理装置，包括彼此电连接的第一处理器、第二处理器、电源模块、传感模块、定位模块、通讯模块和ais模块；所述的第一处理器功耗小于第二处理器；所述的第一处理器通过控制电源模块向第二处理器供电唤醒第二处理器；所述的第一处理器用于处理传感模块发送的传感信息并判断是否符合特定条件，如符合特定条件即时唤醒第二处理器通过通讯模块向管理平台报警；所述的第一处理器定时唤醒第二处理器处理并存储定位模块发送的定位信息；所述的定位模块同时还将定位信息发送至ais模块，供所述的第二处理器控制ais模块发送包含定位信息的避碰信息；所述的第一处理器还定时唤醒第二处理器通过通讯模块向管理平台上报定位信息并接收和执行管理平台的指令。
由上述对本发明的描述可知，相对于现有技术，本发明具有的如下有益效果：
1、采用低功耗处理器处理传感信息，而采用高性能处理器处理定位、避碰及管理平台信息交互等高能耗事宜，可以有效地将需要实时处理的状态监控事宜和只需间歇处理的高能耗事宜分开，有效地提高能耗管理效率，既不耽误报警功能，又不会因为大量功能处于常开状态而导致能耗提升。
2、由低功耗处理器唤醒高性能处理器，有利于高性能处理器间歇休眠，降低能耗。将唤醒机制分为即时唤醒和定时唤醒，有利于将紧急告警任务与日常任务分开管理。
3、当电池电压低于第一门限值，则无法执行任务，因此可以继续休眠。
4、通过设置高于第一门限值的第二门限值，使为了使高性能处理器从低电压(低于第一门限值)充电到较高的电压(第二门限值)时才退出休眠模式，不会因为在电池充电不足时，开启高耗能功能马上拉低电池电压至第一门限值以下，从而导致系统复位重启，浪费电能甚至进入死循环。
5、通过存储、读取或改写判断门限参数，来实现判断条件的转换。
6、对于获取定位信息这种日常任务，需要电池电压既不满足第一条件，也不满足第二条件。
7、只发送包含定位信息的避碰信息，可以减少由于接收其他船只的避碰信息而造成的电源损耗。事实上，由于小型渔船及电能损耗的局限，接收其他船只的避碰信息后，也很难做解析并显示等处理。因此，接收其他船只的避碰信息是不必要的。
8、由于第二期间大于第一期间，因此无需每次获取定位信息后都开启通讯功能报送，可以有效地降低能耗。在开启通讯功能报送定位信息后，留出第三期间以监听管理平台下发的指令，有利于降低能耗，无需专门开启通讯功能接收指令。
9、管理平台在判断渔船入港或出港后，调整第一期间值和第二期间值，有利于降低电源损耗。管理平台在判断渔船离开或即将离开安全区域后，降低第一期间值和第二期间值，有利于及时跟踪渔船动向，而在进入安全区域后，提高第一期间值和第二期间值，有利于降低电源损耗。
10、在发生倾覆或盗拆时，即时唤醒高性能处理器，且不管是否高于第二门限值，都向管理平台发送倾覆报警，有利于充分利用自身电源潜力，处理紧急事件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例关系示意图；
图2为第一处理器电连接关系示意图；
图3为第二处理器电连接关系示意图；
图4为高性能处理器唤醒电路示意图；
图5为太阳能板充电电路示意图；
图6为锂电池充电电路示意图；
图7为传感器电路示意图；
图8为定位模块电路示意图；
图9为通讯模块电路示意图；
图10为ais模块电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的优选实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本发明实施例，本领域的普通技术人员在不作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本发明的具体保护范围。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。
如图1所示，本发明实施例包括小型渔船监管装置10和管理平台20。其中，小型渔船监管装置10固定连接于渔船本体上，并通过其上的太阳能板充电。而管理平台20则一般设置于岸上的渔业监督部门或边防部门。这里说的小型渔船，是指不带发电设备的渔船，例如舢板等。
其中，小型渔船监管设置10包括第一处理器1、第二处理器2、电源模块3、传感模块4、定位模块5、ais模块6和通讯模块7。它们之间电连接。
第一处理器1属于小功耗处理器，如图2所示，在本实施例中，采用芯片u6，具体型号为nrf51822。第二处理器2属于高性能处理器，如图3所示，在本实施例中，采用芯片u1，具体型号为stm32f107vct6。第一处理器1的功耗小于第二处理器2。
第一处理器1通过控制电源模块3向第二处理器2供电来唤醒第二处理器2。具体的电路如图4所示。在图4中，第一处理器1的第41管脚发出控制信号cpu_3v3_en，该控制信号用于控制电源模块3的一个芯片u4使能，芯片u4的具体型号为rt8008。在芯片u4工作时，电池电源vbat转换为供第二处理器2工作的电源cpu_3v3。通过这种方式，第一处理器1得以唤醒第二处理器2。
如上所述，本实施例中，电源模块3是通过太阳能为锂电池充电实现连续供电的。太阳能为锂电池充电的电路如图5和图6所示，其中，需要指出的是，在图6中，锂电池充电电路向第一处理器1的第14管脚发送信号bat_adc，以使第一处理器1能够实时监测锂电池的电压。电压信息又在第一处理器1唤醒第二处理器2后，由第一处理器1的第20管脚发出信号tx_2.4g至第二处理器2的第79管脚，供第二处理器2进一步处理。
第一处理器1和传感模块4电连接，用于处理传感器模块4发送的传感信息并判断是否符合特定条件。这里的传感模块4采用六轴传感器，其中包括用于测量相对渔船静止的一永磁体的三轴磁场强度的三轴磁场强度传感器和用于测量三轴重力加速度的三轴重力加速传感器。这里所说的特定条件是指通过处理三轴磁场强度测量信息判断是否符合盗拆条件和/或通过处理三轴重力加速度测量信息判断是否符合渔船倾覆条件。图7示出了传感模块4的电路图，其中，无论是三轴磁场强度测量信息还是三轴重力加速度测量信息，均是通过传感模块4的芯片u9(具体型号采用fxos8700cq)的第6管脚发送信号sda_6a至第一处理器1的第7管脚。
第二处理器2和定位模块5电连接，用于处理并存储定位模块5发送的定位信息。图8示出了定位模块5的电路图，定位模块5中芯片u7采用max-m8型号，其第2管脚通过信号cpu_rx_gps发送定位信息至第二处理器2的第83管脚，其还通过信号ais_txd1发送定位信息至ais模块。
如图10所示，ais模块的j2通过第3管脚和第4管脚与第二处理器2的第69管脚和第68管脚连接，以实现信息互通。ais模块6还从定位模块5的u7处采集定位信息。第二处理器2和ais模块6电连接，用于控制ais模块7发送包含定位信息的避碰信息。
第二处理器2和通讯模块7电连接，用于向管理平台20上报定位信息或报警，其还通过通讯模块7接收管理平台20的指令并执行。如图9所示，通讯模块7采用gprs通信芯片cm180，通信芯片的第11、12、13、14和16管脚分别接第二处理器2的第55、56、59、58和54管脚，以实现第二处理器2和管理平台20的信息互通。
在本发明中，对上述小型渔船监管装置10进行能耗控制的方法是，通过采用低功耗处理器(第一处理器1)处理传感信息，并由低功耗处理器在特定条件下即时唤醒或定时唤醒高性能处理器(第二处理器2)处理定位信息、避碰信息及与管理平台20的信息交互事宜。
本实施例中，高性能处理器被唤醒后，需要依据低功耗处理器发送的电池电压判断是否执行任务。高性能处理器存储判断门限参数，这里的判断门限参数包括基于第一门限值判断和基于第二门限值判断；高性能处理器通过如下步骤判断电池电压是否满足第一条件或第二条件：
步骤1：读取高性能处理器当前判断门限参数；
步骤2：如当前判断门限参数为基于第一门限值判断则执行步骤3，如当前判断门限参数为基于第二门限值判断则执行步骤4；
步骤3：判断电池电压值是否小于第一门限值(本实施例中是3.4v)，如是则判断为满足第一条件，并将判断门限参数改写为基于第二门限值判断；如否则判断为既不满足第一条件，也不满足第二条件；
步骤4：判断电池电压值是否小于第二门限值(本实施例中是3.6v)，如是则判断为满足第二条件，如否则判断为既不满足第一条件，也不满足第二条件，并将判断门限参数改写为基于第一门限值判断。
当然，也能够通过其他方式进行判断，不管采用何种判断步骤，均需要对是否符合第一条件进行判断，第一条件具体是：电池电压值是否低于第一门限值。如果判断电池电压满足第一条件，则不管如何均不再执行任务继续休眠。
在有些情况下，特别是高性能处理器被低功耗处理器定时唤醒以执行定位功能或处理避碰信息或进行与管理平台20的交互时，则还需要判断电池电压是否符合第二条件，第二条件具体是：电池电压值是否从第一门限值以下上升至第一门限值以上且低于第二门限值。如果判断电池电压满足第二条件，则高性能处理器被定时唤醒后不再执行任务继续休眠。通过设置高于第一门限值的第二门限值，使为了使高性能处理器从低电压(低于第一门限值)充电到较高的电压(第二门限值)时才退出休眠模式，不会因为在电池充电不足时，开启高耗能功能马上拉低电池电压至第一门限值以下，从而导致系统复位重启，浪费电能甚至进入死循环。
当然，如果因为符合渔船倾覆条件或者因为符合盗拆条件而导致低功耗处理器即时唤醒高性能处理器时，则不考虑是否满足第二条件，即只要不符合第一条件，均继续执行报警任务。
在本实施例中，低功耗处理器每隔第一期间唤醒高性能处理器，在电池电压既不满足第一条件，也不满足第二条件的情况下，高性能处理器获取定位信息并存入存储器后控制ais模块6发送一次包含自身定位信息的避碰信息再休眠。
在本实施例中，低功耗处理器每隔第二期间唤醒高性能处理器，在电池电压既不满足第一条件，也不满足第二条件的情况下，高性能处理器向管理平台20上报所有未上报过的定位信息，所述的高性能处理器在完成上报后等待第三期间以准备接收管理平台20下发的指令，如在第三期间内未接收到管理平台20下发的指令则高性能处理器进入休眠；如在第三期间内接收到管理平台20下发的指令则高性能处理器依据指令执行完毕后进入休眠。将定位功能和发送避碰信息功能合为一次进行，有利于减少高性能处理器启动次数，降低功耗。只发送包含定位信息的避碰信息，可以减少由于接收其他船只的避碰信息而造成的电源损耗。事实上，由于小型渔船及电能损耗的局限，接收其他船只的避碰信息后，也很难做解析并显示等处理。因此，接收其他船只的避碰信息是不必要的。
这里的第二期间大于第一期间，且一般是第一期间的倍数，如第一期间设置为5min，第二期间设置为10min等。这样无需每次获取定位信息后都开启通讯功能报送，可以有效地降低能耗。在开启通讯功能报送定位信息后，留出第三期间以监听管理平台20下发的指令，有利于降低能耗，无需专门开启通讯功能接收指令。第三期间本实施例中为6-10s。本实施例中管理平台20下发的指令主要是设置指令，即可对第一期间、第二期间等进行设置，以根据情况实时改变小型渔船监管装置10的行动规则。
具体而言主要是两种情况，第一种情况是入港和出港。在管理平台20收到小型渔船监管装置10发送的定位信息后，管理平台20如判断渔船进入港区，则可以调整第一期间值和第二期间值至较高值，例如将第一期间值从5min修改为15min，将第二期间值从10min修改为30min。管理平台20如判断渔船离开港区，则可以将第一期间值和第二期间值修改为5min和10min。第二种情况是进入安全区域或离开安全区域，例如发现渔船当前定位靠近边防控制线，则将第一期间值和第二期间值修改得比平时还要低，如将第一期间值和第二期间值修改为1min和2min，以便于及时跟踪渔船动向，采取应急措施。当渔船远离边防控制线，则可修改回正常值。这样既有利于监管功能的实现，又有利于降低电量损耗。
本实施例中，低功耗处理器在发现符合渔船倾覆条件时，将立即唤醒高性能处理器，并在只要电池电压大于第一门限值时向管理平台20发送倾覆报警，并从存储器中提取所有未上报的定位信息发送至管理平台20，以利于组织救援。
本实施例中，低功耗处理器在发现符合盗拆条件时，将立即唤醒高性能处理器，并在只要电池电压大于第一门限值时向管理平台20发送盗拆报警，并从存储器中提取所有未上报的定位信息发送至管理平台20，以利于现场监管。
通过上述方法可知，由于采用低功耗处理器处理传感信息，而采用高性能处理器处理定位、避碰及管理平台20信息交互等高能耗事宜，可以有效地将需要实时处理的状态监控事宜和只需间歇处理的高能耗事宜分开，有效地提高能耗管理效率，既不耽误报警功能，又不会因为大量功能处于常开状态而导致能耗提升。由低功耗处理器唤醒高性能处理器，有利于高性能处理器间歇休眠，降低能耗。将唤醒机制分为即时唤醒和定时唤醒，有利于将紧急告警任务与日常任务分开管理。这样就实现了功能实现与能耗之间的平衡。
具体而言，以上述技术方案为基础进行测试，可以看到，低功耗芯片及相关的传感器每天消耗大致为13mah，而高性能芯片开启一次定位并发送避碰信息大致消耗0.2mah；通讯模块进行一次信息交互大致消耗0.77mah，如果以白天每2min进行一次定位并发送避碰信息，每6min与平台进行一次信息交互，而晚上每10min进行一次定位并发送避碰信息，每30min与平台进行一次信息交互计，小型渔船监管装置每天消耗大致为210mah。而太阳能电池板冬天晴天白天平均充电200-300mah，基本能够满足上述所有功能的实现。
上述说明书和实施例的描述，用于解释本发明保护范围，但并不构成对本发明保护范围的限定。通过本发明或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本发明实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。