CN104247450B - 通信设备、具有通信设备的电力管理系统和通信设备的控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种通信设备，其包括获取单元、通信单元和控制器，其中获取单元被配置为获取电力负载的电量，通信单元被配置为将包括所获得的电量的数据包无线地发送至主单元，该主单元无线地发送控制多个负载的电量的控制信号，控制器被配置为在通信单元以第一模式操作的过程中，当获得了等于或大于第一参考值的电量时，将通信单元的操作切换为第二模式，其中，在第一模式中通过指定目的地将数据包无线地发送至基站，在第二模式中无线地发送数据包而不指定目的地。

Description

通信设备、具有通信设备的电力管理系统和通信设备的控制 方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年3月28日提交的第2012-075154号日本专利申请的优先权和权益，它的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及获取电力负载所消耗的电量并将该电量发送至主单元的通信设备、具有主单元和通信设备的电力管理系统以及该通信设备的控制方法。
背景技术
近年来，在关注电力短缺和对于全球环境保护的需求的背景下，电力节约在每个家庭、商店、建筑等中是必需的。作为详细的示例，电力需求在夏季和冬季增加，并且每个家庭、商店和建筑所消耗的电力可超过合同电力。因此，为了有效地节省电力以防止电力消耗超过合同电力，提出了对每个家庭、商店或建筑中的电力消耗进行监控以及对每个电器产品(以下称为电力负载)的消耗电力进行控制的电力管理系统(被称为HEMS(家庭能源管理系统))。在HEMS中，每个电力负载所消耗的电力由功率传感器检测，并且通过无线通信的方式由主单元对检测到的电力消耗的数据进行收集。随后，主单元在监控电力消耗的同时，将控制信号发送至对应于电力消耗的每个电力负载，因此能够有效地减少每个电力负载所消耗的电力。
当待控制的电力负载的数量增加时，从功率传感器发送电力消耗数据的频率增加，并且由于堵塞导致出错，由此电力消耗数据可能不会到达主单元。因此，例如已提出了当通信质量下降时，以对错误具有高抵抗性的传输模式来发送电力消耗数据的方法(例如，专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP2006129341(A)
发明内容
然而，当通信质量下降时，即使试图将发送模式改变为具有高耐错性的发送模式，在一些通信标准中，也可能不会执行这种改变。例如，在诸如IEEE802.11等标准中，具有高耐错性的发送模式(例如BPSK(二进制移相键控))被定义为规范。然而，在诸如IEEE802.15.4等标准中，因为仅存在单一发送模式，所以无法根据通信质量来改变发送模式。此外，当使用具有高耐错性的编码系统的发送模式时，发送效率会降低。那么，作为不依赖于通信标准的方法，当通信质量下降时，即使数据通信频率增加为随机地确保可靠数据发送的程度，整个HEMS的通信负载仍会增加并且可能在更高频率上发生堵塞。堵塞的发生可能导致以下问题。例如，在日本，作为电力消耗者的终端用户可预先设置每三十分钟的需求作为电力消耗的目标值，并与电力供应商签订能够节省电费的费率结构合同。在这种费率结构下，当在由电力供应商进行需求管理的电力管理系统中发送终端用户的电力消耗时，如果应该被发送至电力供应商的数据因堵塞而没有到达电力管理服务器，则电力消耗可能会超过合同电力。
鉴于上述的情况提出了本发明，本发明提供了一种能够将电量数据可靠地发送至主单元的通信设备、电力管理系统以及通信设备的控制方法。
为解决上述问题，根据本发明的第一方面，通信设备包括获取单元、通信单元和控制器，其中，获取单元被配置为从电力负载获取电量数据，通信单元被配置为将包括所获得的电量数据的数据包无线地发送至主单元，该主单元无线地发送控制多个电力负载所消耗的电量的控制信号，控制器被配置为在第一模式的过程中当获得了等于或大于第一参考值的电量数据时，将通信单元的操作从第一模式切换至第二模式，其中在第一模式中通过指定目的地将数据包无线地发送至主单元，在第二模式中，在不指定目的地的情况下无线地发送数据包。上述电力负载的电量例如为电力负载所消耗的电量。
根据上述方面的优选形式，在第二模式中，通信单元以等于或大于在第一模式中的频率的频率并且通过等于或大于在第一模式中的发送功率的发送功率，无线地发送数据包。
根据上述方面的优选形式，当通信单元以第二模式操作时，控制器增加发送功率，并且在经过了预定时间段之后，控制器将通信单元的操作切换至第三模式，其中，在第三模式中，以等于或小于在第二模式中的频率且等于或大于在第一模式中的频率的频率并通过等于或小于在第二模式中的发送功率的发送功率，无线地发送数据包。
根据上述方面的另一优选形式，即使获得了等于或大于第一参考值的电量数据，当接收到由另一通信设备通过广播无线地发送的数据包时，控制器将通信单元的操作切换至第三模式，其中，在第三模式中，以小于在第二模式中的频率且等于或大于在第一模式中的频率的频率并通过等于或小于在第二模式中的发送功率的发送功率，无线地发送数据包。
根据上述方面的另一优选形式，在通信单元以第二模式操作的过程中，当接收到表明所发送的数据包已被另一从属单元接收到的数据包时，即使在预定时间段经过之前，控制器也将通信单元的操作切换至第三模式，在第三模式中，以低于在第二模式中的频率并等于或大于在第一模式中的频率的频率无线地发送数据包。
根据上述方面的又一优选形式，在通信单元以第三模式操作的过程中，当获得了等于或大于第二参考值的电量数据时，控制器将通信单元的操作切换至第二模式。
根据上述方面的又一优选形式，当由另一通信设备在第二模式中无线地发送的数据包被接收到时，控制器减少第一参考值。
根据上述方面的又一优选形式，在通信单元以第一模式操作的过程中，当接收到另一通信设备在第二模式中无线地发送的数据包时，即使获得了等于或大于第一参考值的电量数据，控制器也将通信单元的操作切换至第三模式，其中，在第三模式中，以低于在第二模式中的频率且等于或大于在第一模式中的频率的频率无线地发送数据包。
在上述的方面中，第二模式为通过广播发送数据包的模式；以及第三模式为通过多播或者单播发送数据包的模式。
根据上述方面的另一形式，提供了包括主单元和通信设备的通信系统。
尽管对本发明的问题的解决方案已被描述为设备，但是本发明也可通过实质上等同于上述设备的方法或程序，或者通过其上记录有这种程序的存储介质来实现。这些也应被理解为包括在本发明的范围中。应注意，在方法或程序的每一步骤中，根据数据处理使用诸如CPU和DSP的处理单元，并且输入的数据和加工/生成的数据存储在诸如HDD和存储器的存储设备中。
例如，作为方法的、实现本发明的通信设备的控制方法是一种电力管理系统的通信设备的控制方法，该电力管理系统管理电力负载所消耗的电量，该方法包括：将包括电量数据的数据包无线地发送至主单元，该主单元无线地发送对多个电力负载的电量进行控制的控制信号；在第一模式中通过指定目的地将数据包无线地发送至主单元；在第二模式中无线地发送数据包而不指定目的地；以及切换步骤，当在第一模式中获得了等于或大于参考值的电量数据时，从第一模式切换至第二模式。
此外，本发明的另一方面涉及电力管理系统，该电力管理系统包括能够无线地与主单元进行通信并管理电力负载所消耗的电量的通信设备。在上述电力管理系统中，主单元无线地发送控制多个电力负载所消耗的电量的控制信号，并且通信设备包括获取单元、通信单元和控制器，其中获取单元被配置为从电力负载获取电量的数据，通信单元被配置为无线地发送包括所获得的电量数据的数据包，控制器被配置为在通信单元以第一模式操作的过程中，当获得了等于或大于第一参考值的电量数据时，将通信单元的操作切换至第二模式，其中在第一模式中，通过指定目的地将数据包无线地发送至主单元，在第二模式中，在不指定目的地的情况下无线地发送数据包。
根据下文所描述的本发明的实施方式，电力负载的电量数据能够可靠地发送至主单元，从而允许对电力负载的电量进行控制。
附图说明
图1是示出了应用根据本申请实施方式的通信设备的网络系统的配置示例的图示；
图2是示出了网络系统1的示例的图示；
图3是示出了通信设备的配置示例的图示；
图4A和4B是分别示出根据第一实施例的通信设备的运行的图示；
图5A至5D是分别示出发送模式表的示例的图示；
图6是示出根据第一实施例的通信设备3的运行过程的流程图；
图7是示出发送数据到达确认过程的详细的过程示例的流程图；
图8是示出等级确定过程的详细的过程示例的流程图；
图9是示出发送模式确定过程的详细的过程示例的流程图；
图10A和10B是分别示出第二实施例的图示；
图11A和11B是分别示出第二实施例中的发送模式表的图示；
图12是示出第二实施例中的通信设备3的运行过程的流程图；
图13是示出第二实施例中的广播确定过程S1200的详细的过程示例的流程图；
图14是示出第三实施例的图示；
图15A和15B是分别示出第三实施例中的发送模式表的示例的图示；
图16是示出第三实施例中的广播确定过程的详细的过程示例的流程图；
图17是示出第四实施例的图示；以及
图18是示出用于第四实施例的发送功率表的示例的图示。
具体实施方式
下面描述本发明的实施方式。
图1是示出应用根据本申请实施方式的通信设备的网络系统的配置示例的图示。网络系统1例如为所谓的HEMS(家庭能源管理系统)。网络系统1包括多个电力负载10、多个从属单元12、主单元14以及路由器16，其中每个从属单元12被配置为从每个电力负载10接收每个电量数据18s，主单元14被配置为从每个从属单元12接收每个电量数据18s、监控电量数据18s并无线地发送控制与每个电量数据18s对应的、每个电力负载10的电量的控制信号18c，路由器16被配置为将来自每个从属单元12的数据发送传递至主单元14和将来自主单元14的数据发送传递至每个电力负载10。在本实施方式中，负载10的电量为电力负载10所消耗的电流或功率的电量。
网络系统1使用例如用于在相对狭窄的空间(例如房间)中进行短距离无线通信的ZigBee(紫蜂)标准来实现。尽管装备有ZigBee设备的无线设备的存储容量小，并且主单元14直接地发送/接收数据所经由的节点的数量是有限的，但是网络系统1通过路由器16执行路由，从而允许从属单元12、电力负载10与主单元14之间进行数据通信，其中从属单元12和电力负载10的数量大于受限数量。应注意，本发明不限于ZigBee标准，并且可应用于使用例如无线标准(例如蓝牙BlueTooth(注册商标)和无线LAN)进行操作的协议，例如SEP(智能能源规范)、ECHONET Lite。
电力负载10例如为家用电器(例如空调和冰箱)，或者各种数字设备(例如电视机和个人电脑)。从属单元12包括例如功率传感器和通信设备，其中功率传感器被配置为对以无线或有线的方式来自电力负载的电量数据18s进行检测，通信设备被配置为从功率传感器获得电量数据18s并将所获得的电量数据18s无线地发送至主单元14。主单元14包括例如作为“协调器”的通信设备和主机，其中该通信设备被配置为接收由从属单元12或路由器16发送的电量数据18s，主机被配置为收集由协调器接收的每个电量数据18s并监控这些电量数据18s。当主单元14检测到电量的突然变化或者主机中超过预定参考值的高负载时，主单元14向电力负载10无线地发送控制电量的控制信号18c。
在网络系统1中，为了避免所消耗的电量增加并超过合同电力而造成断路器关闭的情况，主单元14应可靠地控制电力负载10。为此，从属单元12应将电量数据可靠地发送至主单元14。因此，在本实施方式中，当每个从属单元12通过指定目的地经由路由器16根据路由表中的路径设置周期性地(例如以每分钟几次的频率)以无线的方式发送所获得的数据电量时(以下称为正常发送模式)，如果电量数据突然增加，从属单元12通过广播在不指定目的地的情况下发送电量数据。
由此，例如，如图2所示，从属单元12可将电量数据直接地发送至主单元14而不使用路由器16(路径20)。因此，能够通过较少数量的跳跃发送数据，由此减少了整个网络中的无线占有率，使得数据包冲突的可能性降低。而且，可通过不同于预定路径的路径将电量数据从从属单元12发送至主单元14。例如，当负载集中于预定的路由器16时，可通过位于其附近的另一路由器16(路径22)或通过另一从属单元(路径24)发送电量数据。如此，经过多条路径的传输增加了冗余，并且能够将电量数据可靠地发送至主单元14。此外，同时，从属单元12通过分阶段增加发送功率的方式经由广播进行发送，从而允许电量数据更可靠地发送至主单元14。
应注意，在广播操作的情况下，当从属单元12或路由器16接收由另一从属单元12或路由器16发送的电量数据时，从属单元12或路由器16重新发送该电量数据。因此，作为整个网络系统1，通信负载增加并且可能发生堵塞。作为详细的示例，增大发送功率会增加堵塞的可能性。因此，在本实施方式中，当在开始通过广播进行操作后经过了预定时间段时，从属单元12将发送模式改变为降低网络负载的发送模式，例如，以低于通过广播的发送频率的频率通过单播或多播进行发送的模式。此外，从属单元12降低发送功率。用这种方式，电量数据能够被可靠地发送至主单元14而不减少因通过广播的发送路径的冗余增加所带来的效果。
图3示出了包括在从属单元12中的通信设备的配置示例。通信设备3包括获取单元36、无线通信单元30和控制器32，其中获取单元36被配置为从电流传感器或功率传感器获取电力负载10的电量数据，无线通信单元30被配置为执行包括电量数据的数据包的无线发送/接收，控制器32被配置为进行各种控制操作并且还确定无线通信单元30的发送模式。
例如，在功率传感器输出模拟信号的电量数据的情况下，获取单元36包括用于将数据转换为AD的AD转换器，或者，在功率传感器输出数字信号的电量数据的情况下，获取单元36包括用于取得数据的数字输入接口。
控制器32接收由获取单元36获得的电量数据并将该数据传送至无线通信单元30。随后，控制器32获得无线通信单元30从另一从属单元12或者路由器16接收到的数据包。随后，例如根据数据包的头数据，控制器32将控制无线通信单元30的运行方式的控制信号和待发送的电量数据输入至无线通信单元30中。例如，当接收到通过广播发送的数据包时，控制器32使无线通信设备30通过广播重新发送包括在数据包中的电量数据。此外，当接收到通过单播或者多播发送的数据包时，如果请求用于确认接收的ACK信号，控制器32使无线通信设备30发送ACK信号。而且，控制器32根据所获得的电量数据来确定无线通信单元30的发送模式，并向无线通信单元30发送指示确定出的发送模式的信号。对发送模式进行确定将在下文进行详细描述。控制器32包括例如实现相应控制操作的DSP(Digital SignalProcessor，数字信号处理器)或者ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)。
接下来，将对根据本实施方式的通信设备的运行的实施例进行描述。
(第一实施例)
图4A和4B是示出根据第一实施例的通信设备的运行的图示。在图4A中，竖直轴线对应于每个从属单元12所获得的每个电力负载10的电量和无线通信单元20的发送模式M1至M4，水平轴线对应于时间。这样，图4A示出了电量40的转变和发送模式42的变化。
这里，发送模式M1为广播的发送模式。然后，在发送模式M2中，发送频率低于在发送模式M1中的发送频率(例如，在发送模式M1中发送频率为每隔几秒，在发送模式M2中的发送频率为每隔十几秒)，并且通过请求ACK的具有ACK的多播/单播进行发送。此外，在发送模式M3中，发送频率低于在发送模式M1中的发送频率，并且通过不请求ACK的、没有ACK的多播/单播进行发送。然后，发送模式M4对应于正常发送模式。在发送模式M4中，通过单播即通过指定目的地、基于路由表中所设置的路径来发送数据包，其中在该路径中数据包通过路由器16或者另一通信设备3到达主单元14。此外，在发送模式M4中，通过比在发送模式M2或者M3中的频率更低的频率(例如，每隔几十秒至几分钟)发送数据包。
在图4B中，竖直轴线对应于每个从属单元12的发送功率P1至P3，水平轴线对应于时间。这样，图4B示出了发送功率44的变化。这里，发送功率从最大的P1排列至最小的P3。
例如，当无线通信单元30在电量数据通过指定目的地周期性地被无线地发送至主单元14的发送模式M4(正常发送模式)下并使用发送功率P3操作时，如果获得了大于参考值val 1的电量数据，控制器32切换至发送模式M1(时间T1)，其中在发送模式M1中，通过广播在不指定目的地的情况下无线地发送包括电量数据的数据包。由此，能够使用较少数量的跳跃发送数据，并且减少了整个网络中的无线占有率，使得数据包冲突的可能性降低。此外，经过多条路径的传输可增加冗余。而且，从属单元12切换至发送模式M1并将发送功率增加到发送功率P2，随后在经过了预定时间段(预先设置的任意时间段)之后，还将发送功率增加到发送功率P1。由此，电量数据能够被更加可靠地发送至主单元14。
而且，例如，当在无线通信单元30以发送模式M1(广播)操作的过程中经过了预定时间段时，控制器32切换至发送模式M2(时间T2)，其中在发送模式M2中，以等于或者小于发送模式M1中的发送频率的发送频率通过多播或者单播进行发送。由此，即使整个网络的通信负载因广播而暂时地增加，其也能够迅速地降低。此外，从属单元12切换至发送模式M2并将发送功率降低至发送功率P3，这样降低发生堵塞的可能性，并且电量数据被可靠地发送至主单元14。例如通过实验或模拟，将用于这种确定的预定时间段预先设置为可能因广播而在整个网络中发生负载增加的任意时间段(例如，几十秒至几分钟)。
而且，例如，当在通信单元30以发送模式M2操作的过程中获得了大于参考值val 1的电量时，控制器32再次切换至通过广播无线地发送电量数据的发送模式M1(时间T3)。同时，发送功率从P3切换至P2。随后，在经过了预定时间段之后，控制器32将发送功率增加至P1。由此，能够更可靠地确保将电量数据发送至主单元14的机会。
而且，例如，即使获得了大于参考值val 1的电量数据，当由自身通过广播发送的数据包例如到达主单元14的通信设备3并且通过数据包的头数据确定出由自身发送的数据包从主单元14返回时，控制器32将无线通信单元30的操作从发送模式M1(广播)切换至通过多播或者单播发送数据包的发送模式M3(时间T4)。然后同时，将发送功率从P1切换至P3。因此，在无需在整个网络中不必要地持续通信负载增加的状态下，电量数据能够被可靠地发送至主单元14。应注意，当与具有ACK的多播/单播的发送模式M2比较时，在没有ACK的多播/单播的发送模式M3中，不需要用于ACK的返回通信，因此可进一步减少网络负载。同时，能够阻止在没有接收到ACK的情况下用于重发过程的等待状态的产生。例如，当用于暂停重发所需的时间被设置为几秒至十几秒时，这种等待时间可忽略。
随后，例如，当获得了小于参考值val 3(<val 1)的电量数据时，控制器32将无线通信单元30的操作切换至发送模式M4(正常发送模式)(时间T5)。
接下来，将更详细地描述通过通信设备3确定发送模式和确定发送功率的方法。例如，控制器32通过使用表格数据来确定发送模式，在表格数据中，用于确定发送模式的电量和时间与发送模式相关联。在下文中，该表格称为发送模式表。此外，控制器32通过使用表格数据来确定发送功率，在表格数据中，用于确定发送功率的电量和时间与发送功率相关联。在下文中，该表格被称为发送功率表。
图5A和5B示出了发送模式表的示例。在发送模式表TBL1(图5A)和TBL3(图5B)中，竖直轴线代表电量，水平轴线代表时间。在稍后描述的用于确定发送模式的处理过程中，作为用于参照发送模式表TBL1和TBL3的参数，确定出对应于垂直方向上的电量的等级L1至L4以及对应于水平方向上的时间的发送计数CNT。例如，等级L1、等级L2、等级L3以及等级L4分别对应于大于参考值val 1的电量、等于或者小于参考值val 1并大于参考值val 2的电量、等于或者小于参考值val 2并大于参考值val 3的电量以及等于或者小于参考值val 3的电量。
在发送模式表TBL1中，映射了发送模式M1至M4。此外，在发送模式表TBL3中，映射了发送模式M3和M4。表中的空白表明不执行发送操作。这种发送模式表TBL1和TBL3被预先存储在例如控制器32中的存储器中。
另一方面，图5C和5D分别示出了发送功率表的示例。在发送功率表P_TBL1(图5C)和P_TBL3(图5D)中，竖直轴线代表电量，水平轴线代表时间。在稍后描述的用于确定发送功率的处理过程中，作为用于参照发送功率表P_TBL1和P_TBL3的参数，如在发送模式表的情况那样，使用了对应于纵轴方向上的电量的等级L1至L4和对应于横轴方向上的发送计数CNT。
在使用发送模式表TBL1时，使用发送功率表P_TBL1。在发送功率表P_TBL1中，映射了发送功率P1至P3。此外，在使用发送模式表TBL3时，使用发送功率表P_TBL3。在发送功率表P_TBL3中，映射了发送功率P3。表中的空白表明不执行发送操作。这种发送功率表P_TBL1和P_TBL3被存储在例如控制器32中的存储器中。
图6是示出第一实施例中的通信设备3的运行过程的流程图。在通信设备3的运行期间执行该过程。
在通信设备3中，控制器32执行发送数据到达确认过程以确认所发送的数据是否到达目的地(S602)。此后，控制器32确定被设置为周期性地从功率传感器收集数据的测量计时器是否到期(S604)。随后，当确定出测量计时器没有到期时(在S604为“否”)，控制器32重复该处理过程。当确定出测量计时器到期时(在S604中为“是”)，控制器32通过获取单元36获得来自功率传感器的电量数据(S606)，并执行用于确定所获得的电量数据的等级的等级确定过程(S608)。
接下来，控制器32执行用于在稍后描述的发送方法确定过程中设置发送模式的发送模式确定过程(S610)。随后，控制器32确定是否为无线通信单元30设置M1至M4的发送模式中的任何一个(S612)，并且如果设置了发送模式(在S612中为“是”)，则使得无线通信单元30以所设置的发送模式发送数据(S614)。另一方面，如果没有设置发送模式(在S612中为“否”)，则该处理过程结束。
图7是示出发送数据到达确认过程的详细过程的流程图。图7中的过程对应于图6中的S602的子过程，并且是切换用于确定发送模式的发送模式表的处理过程。图7中的过程在设置有发送模式表TBL1和发送功率表P_TBL1的默认状态中进行。
控制器32确定所设置的发送模式是否为发送模式M1(广播)(S701)，并且如果是发送模式M1(在S701中为“是”)，则确定是否接收到来自另一通信设备3的数据包(S702)。当确定出接收到该数据包时(在S702中为“是”)，控制器32确定该数据包是否通过广播接收到(S703)。例如，控制器32从网络层的报头读取用于对广播的跳跃次数和通过广播所发送的数据包进行识别的序列号，并根据该序列号确定是否接收到通过广播所发送的数据包。另一方面，当确定出没有接收到通过广播所发送的数据包时(在S703中为“否”)，控制器32确定所接收的数据包是否为从另一通信设备3发送至其自身的通信设备的ACK(S704)。
当确定出接收到发送至其的ACK时(在S704为“是”)，因为数据包到达目的地，所以控制器32立即切换至减少到网络的负载的发送模式。作为详细的示例，控制器32从发送模式表TBL1和发送功率表P_TBL1变为TBL3和P_TBL3(S705)。
此外，当确定出接收到通过广播所发送的数据包时(在S703中为“是”)，控制器32确定该数据包是否为其自身所发送的广播数据包(S706)。例如，控制器32确定位于MAC层的报头的发送端地址是否与目的地地址(例如，主单元14的协调器单元的地址)相匹配以及位于网络层的报头的序列号是否与其自身发送的广播数据包的序列号相匹配，并且当它们匹配时，控制器32可确认其自身所发送的广播数据包已被目的地接收且中继(应注意，确定由其自身发送的数据包是否被发送的方法被称为“被动式ACK”)。因此，当确定出该数据包是其自身所发送的广播数据包时(在S706中为“是”)，如同过程S705的情况那样，控制器32从发送模式表TBL1和发送功率表P_TBL1改变为TBL3和P_TBL3(S707)。
此外，在模式不是发送模式M1(在S701中为“否”)的情况下，没有从另一通信设备3接收到数据包(在S702中为“否”)，确定出没有接收到自身的ACK(在S704中为“否”)并且确定出数据包不是由其自身发送的广播数据包(在S706中为“否”)，控制器32结束该过程而不改变在执行本流程之前所选择的发送模式表和发送功率表。
经过上述过程，发送模式表和发送功率表分别保持为TBL1和P_TBL1或者分别改变为TBL3和P_TBL3。当发送模式表保持为TBL1时，如图5A所示，只要电量足够大(例如，等级L1)并且经过的时间短(发送计数CNT＝1至2)，则选择发送模式M1用于广播。此时，因为发送功率表保持为P_TBL1，如图5C所示，随着时间从CNT＝1到CNT＝2，发送功率从P2增加至P1。随后，当电量下降或经过的时间增加时，如图5A所示，选择发送模式M2至M4。此时，如图5C所示，选择P3作为发送功率。
另一方面，当表格切换至发送模式表TBL3时，如图5B所示，不选择广播的发送模式M1，而选择没有ACK的多播/单播的发送模式M3或者正常发送模式M4。此时，如图5D所示，P3被选择为发送功率。因此，根据图7中的过程改变发送模式表和发送功率表，并且即使获得了大于参考值val 1的电量数据，当由其自身所广播的数据包到达另一从属单元12的通信设备3时，模式可切换至通过多播或者单播的方式发送数据包的模式。因此，无需在整个网络中不必要地继续通信负载增大的状态，就能够将电量数据可靠地发送至主单元14。
图8是示出了等级确定过程的详细的过程示例的流程图。图8中的过程对应于图6中的过程S608的子过程。
控制器32确定所获得的电量数据是否超过参考值val 1(S801)，并在确定出该数据超过val 1时(在S801中为“是”)，控制器32将用于参照发送模式表的等级设置为L1(S807)。另一方面，当确定出所获得的电量数据没有超过val 1时(在S801中为“否”)，控制器43确定所获得的电量数据是否超过参考值val 2(S802)，并在确定出该数据超过val 2时(在S802中为“是”)，控制器32将等级设置为L2(S806)。此外，当确定出所获得的电量数据没有超过参考值val 2时(在S802中为“否”)，控制器32确定所获得的电量数据是否超过参考值val 3(S803)，并在确定出该数据超过val 3时(在S803中为“是”)，控制器32将等级设置为L3(S805)。随后，当确定出所获得的电量数据没有超过参考值val 3时(在S803中为“否”)，控制器32将等级设置为L4(S804)。
控制器32设置等级，并将前一过程的等级与为当前过程所确定的等级进行比较(S808)。随后，如果当前等级高于前一等级(在S808中为“是”)，控制器32选择TBL1和P_TBL1(S809)，并将发送计数设置为CNT＝0(S810)。随后控制器32将为当前过程所设置的等级存储在存储有前一等级的变量或者寄存器中(S811)。如果该等级低于前一等级(在S808中为“否”)，控制器32不改变发送模式表，并将此次设置的等级存储在存储有前一等级的变量或者寄存器中(S811)。
图9是示出了发送模式确定过程的详细过程的流程图。图9中的过程对应于图6中的S610的子过程。
控制器32将发送计数CNT增加“1”(S901)，并确定发送计数CNT是否超过发送模式表的列数m(S902)。随后，当确定出CNT超过列数m时(在S902中为“是”)，控制器32将发送计数CNT设置为“1”(S903)。
如上所述，当确定发送计数CNT时，控制器32在选定的发送模式表中选择与所确定的等级和发送计数CNT对应的发送模式(S904)。随后，控制器32在选定的发送功率表中选择发送功率(S905)。
根据上述过程，根据对应于电量和时间(发送计数CNT)的等级L1至L4从选定的发送模式表中确定出发送模式。此外，与此同时，通过选定的发送功率表确定发送功率。这样，获得了以下的效果。例如，在以发送模式M4操作(正常发送模式)的过程中，当获得了大于参考值val 1的电量时，通过将模式切换至发送模式M1(广播)，能够通过较少次数的跳跃发送数据，并减少了整个网络中的无线占有率，使得数据包碰撞的可能性降低。此外，经过多条路径进行发送可增加冗余。而且，发送功率随着时间增大允许将电量数据更加可靠地发送至主单元14。
此外，在以发送模式M1(广播)操作的过程中，当经过了预定的时间段时，通过切换至通过多播或者单播的方式进行发送的发送模式M2，即使整个网络的通信负载因广播而暂时增大，这种增大也能够迅速地降低。此外，当接收到由另一从属单元12的通信设备3通过广播无线发送的数据包时，发送模式从发送模式M1(广播)切换至通过多播或者单播的方式进行发送的发送模式M3，这允许在无需整个网络中不必要地继续通信负载增大的状态下，电量数据被可靠地发送至主单元14。而且，在发送模式M3中，不需要用于ACK的返回通信，这使得网络负载进一步减轻。同时，能够防止在没有接收到ACK的情况下为了重发过程而生成等待状态。
(第二实施例)
在第二实施例中，除了在第一实施例中的控制，当接收到另一通信设备通过广播无线发送的数据包时，控制器32还减少用于选择通过广播的发送模式的参考值。当另一通信设备通过广播进行发送时，全部电力负载10所消耗的电量增加的可能性较高，在这种情况下，希望电量数据较早地被递送至主单元14。因此，减少切换至广播的参考值允许较早地转变至广播。这样，在全部电力负载10的电量超过容许量之前，实现对待消耗的电量的控制。
图10A和10B是示出了第二实施例的图示。在图10A中，与图4A的情况相同，竖直轴线对应于通过每个从属单元12获得的每个电力负载10的电量和无线通信单元20的发送模式M1至M4，水平轴线对应于时间。这样，该图示出了电量40的变化和发送模式42的改变。此外，在图10B中，与图4B的情况相同，竖直轴线对应于每个从属单元12的发送功率P1至P3，水平轴线对应于时间。这样，该图示出了发送功率44的改变。
例如，当无线通信单元30以通过指定目的地周期性地经由预定路径将电量数据无线地发送至主单元14的发送模式M4(正常发送模式)并通过发送功率P3操作时，如果接收到另一通信设备3通过广播无线发送的数据包，当电量超过小于参考值val 1的val 2时，控制器32切换至通过广播无线地发送电量数据的发送模式M1(时间T10)。此时，发送功率被切换至P2。
更详细地，当确定了发送模式和发送功率时，使用如图11A和图11B所示的发送模式表TBL2和发送功率表P_TBL2。在图11A和11B中，与图5A和5C的情况相同，在发送模式表TBL2和发送功率表P_TBL2中，竖直轴线代表电量，水平轴线代表时间。在发送模式表TBL2中，当与图5A中的发送模式表TBL1进行比较时，广播的发送模式M1与较低的等级相关联。例如，在发送模式表TBL1中，发送模式M1仅与对应于比参考值val 1大的电量的等级L1关联，然而在发送模式表TBL2中，发送模式M1还与对应于比参考值val 2大的电量的等级L2关联。通过使用该发送模式表TBL2，能够减少用于选择发送模式M1的参考值。应注意，在发送功率表P_TBL2中，电量的等级和时间关联于发送功率，使得为发送模式M1和发送模式M2至M4分别选择发送功率P2和发送功率P3。
图12是示出了第二实施例中的通信设备3的运行过程的流程图。图12中的流程图与图6中的流程图的不同之处在于：在第一实施例的图6的流程图的过程S602和S604之间插入了用于确定另一通信设备3是否通过广播进行发送的广播确定过程(S1200)。省略了对与图6中的过程相同的其他过程的描述。
图13是示出了图12中的广播确定过程S1200的详细过程的流程图。控制器32确定是否接收到数据包(S1301)，并在S1301中确定出接收到数据包时(在S1301中为“是”)，确定所接收的数据包是否由另一从属单元12通过广播发送(S1302)。随后，当在S1302中确定出通过广播接收到该数据包时(在S1302中为“是”)，控制器32将发送模式表变为TBL2并将发送功率表变更为P_TBL2(S1303)。
遵循该过程切换至发送模式表TBL2允许较早地转变为广播，并使得在全体电力负载10的电量超过容许量之前能够控制电量。此外，在此时，当通过使用发送功率表P_TBL2电量较低时，减少发送功率而无需较早地转变至广播，由此能够防止整个网络的负载的迅速增加。
(第三实施例)
在第三实施例中，作为第一实施例中对控制的例外控制，当接收到另一通信设备通过广播无线地发送的数据包时，控制32切换至多播/单播的发送模式M2或M3而不是切换至广播的发送模式M1。当另一通信设备通过广播进行发送时，全部电力负载10的电量增加的可能性较大，在这种情况下，希望电量数据能够较早地传送至主单元14。因此，为了避免整个系统的负载通过自身选择广播而增大，控制器选择多播/单播的发送模式M2或M3。
由此，例如，无需在整个网络中不必要地继续通信负载增大的状态，就能够避免网络上的数据包之间的碰撞。因此，电量数据能够被可靠地发送至主单元14。同时，在发送频率高于发送模式M4的发送频率的发送模式M2或M3中进行发送，由此能够更迅速地将电量数据传送至主单元14。
图14是示出了第三实施例的图示。在图14中，与图4A和10A的情况相同，竖直轴线对应于通过每个从属单元12获得的每个电力负载10的电量和无线通信单元20的发送模式M1至M4，水平轴线对应于时间。这样，该图示出了电量40的变化和发送模式42的改变。
例如，当无线通信单元30以经由预定的路径周期性地将电量数据无线发送至主单元14的发送模式M4(正常发送模式)操作时，如果接收到另一通信设备3通过广播无线发送的数据包，当电量超过参考值(在此情况中为val 2)时，控制器32切换至通过多播/单播无线地发送电量数据的发送模式M2(时间T14)。应注意，在切换至发送模式M2后的预定时间段中，控制器32可切换至发送模式M3(时间T15)。应注意，当发送模式为M2至M4时，发送功率恒定在P3(图4B和图10B)，这没有在图14中示出。
更详细地，当确定发送模式时，使用如图15A所示的发送模式表TBL2-2。在图15中，与图5A和11A的情况相同，在发送模式表TBL2-2中，竖直轴线代表电量，水平轴线代表时间。当与广播的发送模式M1关联于等级L1和发送计数CNT＝1、2的图5中的发送模式表TBL1进行比较时，在发送模式表TBL2-2中，发送模式M2关联于等级L1和发送计数CNT＝1、2。通过发送模式表TBL2-2，不选择发送模式M1而选择发送模式M2。应注意，当使用发送模式表TBL2-2时，使用图15B所示的发送功率表P_TBL2-2。在发送功率表P_TBL2-2中，当选择了发送模式M2至M4时，选择发送功率P3。
第三实施例通过与图9和图12所示的第二实施例相同的运行过程执行。那么，图12中的过程的广播确定过程S1200的子过程是不同的。
图16是示出了第三实施例中的广播确定过程的详细过程的流程图。图16对应于图12中的广播确定过程S1200的子过程。控制器32确定是否接收到数据包(S1601)，当在S1601中确定出接收到数据包时(在S1601中为“是”)，控制器32确定所接收的数据包是否为另一从属单元12发送的广播数据包(S1602)。随后，当在S1602中确定出接收到该广播数据包时(在S1602中为“是”)，控制器32将发送模式表变为TBL2-2，并将发送功率表变为P_TBL2-2(S1603)。
遵循该过程切换至发送模式表TBL2-2和发送功率表P_TBL2-2允许转变为将电量较早地并更可靠地发送至主单元14的模式，并使得在全部电力负载10的电量超过容许量之前能够控制电量。
(第四实施例)
图17是示出了第四实施例的流程图。在图17中，与图10B的情况，竖直轴线对应于每个从属单元12的发送功率P1至P3，水平轴线对应于时间。这样，该图示出了发送功率44的改变。此外，图18示出了用于第四实施例的发送功率表的示例。
第四实施例是第二实施例的变体。在第二实施例中，当另一通信设备通过广播进行无线发送时，控制器32减少用于选择广播的发送模式的参考值并较早地转变至广播，并且另一方面，控制器32通过使用发送功率表P_TBL2来减少发送功率，由此能够防止整个网络的负载突然增大。然而在第四实施例中，如图17所示，在模式转变至广播并且发送功率从P3增加至P2的情况下(时间T170)，如果电量增加并超过参考值val 1(时间T171)，控制器32将发送功率从P2增加至P1。更具体地，通过例如使用如图18所示的发送功率表P_TBL2’而不是在第二实施例中使用的发送功率表P_TBL2，能够在电量增加时增大发送功率。
当模式以低参考值较早地转变至广播时，如果电量数据因发送功率的降低而没有到达主单元14，根据第四实施例，当电量增加时，发送功率增加以用于广播发送，由此电量数据能够可靠地传送至主单元14。
尽管已参照附图通过示例的方式对本发明进行了描述，但应该注意，本领域技术人员能够基于本公开容易地进行各种变更和修改。因此，这些变更和修改应当被理解为包括在本发明的范围中。例如，包含在部件、单元、步骤等中的功能等可通过任何逻辑上一致的方式进行重排。此外，单元、步骤等可被组合为一个或被拆分。
如上所述，根据本发明的实施方式，电量数据能够被可靠地发送至主单元。由此，可在全部电力负载10的电量超过容许量之前控制电量。
参考符号列表
1 网络系统
3 通信设备
10 负载
12 从属单元
14 主单元
16 路由器

Claims (17)

1.一种通信设备，包括：
获取单元，被配置为从电力负载获取电量数据；
通信单元，被配置为将包括所述电量数据的数据包无线地发送至主单元，所述主单元无线地发送用于对由多个电力负载所消耗的电量进行控制的控制信号；以及
控制器，被配置为当在第一模式的过程中获得了等于或大于第一参考值的电量数据时，将所述通信单元的操作从所述第一模式切换至第二模式，其中在所述第一模式中通过指定目的地将所述数据包无线地发送至所述主单元，在所述第二模式中，在不指定目的地的情况下无线地发送所述数据包，
其中，在所述第二模式中，所述通信单元以等于或大于在所述第一模式中的频率的频率并且通过等于或大于在所述第一模式中的发送功率的发送功率，无线地发送所述数据包。
2.根据权利要求1所述的通信设备，其中，当所述通信单元以所述第二模式操作时，所述控制器增加发送功率，并且在经过了预定时间段之后，所述控制器将所述通信单元的操作切换至第三模式，其中，在所述第三模式中，以等于或小于在所述第二模式中的频率且等于或大于在所述第一模式中的频率的频率并通过等于或小于在所述第二模式中的发送功率的发送功率，无线地发送所述数据包。
3.根据权利要求1所述的通信设备，其中，即使获得了等于或大于所述第一参考值的电量数据，当接收到由另一通信设备通过广播无线地发送的数据包时，所述控制器将所述通信单元的操作切换至第三模式，其中，在所述第三模式中，以小于在所述第二模式中的频率且等于或大于在所述第一模式中的频率的频率并且通过等于或小于在所述第二模式中的发送功率的发送功率，无线地发送所述数据包。
4.根据权利要求2所述的通信设备，其中，当所述通信单元在以所述第二模式操作的过程中接收到表明所发送的数据包已被另一从属单元接收到的数据包时，即使在所述预定时间段经过之前，所述控制器也将所述通信单元的操作切换至所述第三模式。
5.根据权利要求2所述的通信设备，其中，当所述通信单元在以所述第三模式操作的过程中获得了等于或大于第二参考值的电量数据时，所述控制器将所述通信单元的操作切换至所述第二模式。
6.根据权利要求1所述的通信设备，其中，当由另一通信设备在所述第二模式中无线地发送的数据包被接收到时，所述控制器减少所述第一参考值。
7.根据权利要求1所述的通信设备，其中，在所述通信单元以所述第一模式操作的过程中，当接收到另一通信设备在所述第二模式中无线地发送的数据包时，即使获得了等于或大于所述第一参考值的电量数据，所述控制器将所述通信单元的操作切换至第三模式，其中，在所述第三模式中，以低于在所述第二模式中的频率且等于或大于在所述第一模式中的频率的频率无线地发送所述数据包。
8.根据权利要求2所述的通信设备，其中，
所述第二模式为通过广播发送所述数据包的模式；以及
所述第三模式为通过多播或者单播发送所述数据包的模式。
9.一种电力管理系统的通信设备的控制方法，所述电力管理系统管理由电力负载所消耗的电量，所述方法包括：
将包括所获取的电量数据的数据包无线地发送至主单元，所述主单元无线地发送对多个电力负载的电量进行控制的控制信号；
第一模式，在所述第一模式中通过指定目的地将所述数据包无线地发送至所述主单元；
第二模式，在所述第二模式中在不指定目的地的情况下无线地发送所述数据包；以及
控制步骤，当在所述第一模式中获得了等于或大于第一参考值的电量数据时，从所述第一模式切换至所述第二模式，
其中，在所述第二模式中，以等于或大于在所述第一模式中的频率的频率并且通过等于或大于在所述第一模式中的发送功率的发送功率，无线地发送所述数据包。
10.根据权利要求9所述的通信设备的控制方法，其中，在所述控制步骤中，在所述通信设备以所述第二模式操作的过程中，发送功率增加，并且在经过了预定时间段之后，所述通信设备的操作被切换至第三模式，其中，在所述第三模式中，以等于或小于在所述第二模式中的频率且等于或大于在所述第一模式中的频率的频率并通过等于或小于在所述第二模式中的发送功率的发送功率，无线地发送所述数据包。
11.根据权利要求9所述的通信设备的控制方法，其中，在所述控制步骤中，即使获得了等于或大于所述第一参考值的电量数据，当接收到另一通信设备通过广播无线地发送的数据包时，所述通信设备的操作也被切换至第三模式，其中，在所述第三模式中，以小于在所述第二模式中的频率且等于或大于在所述第一模式中的频率的频率并通过等于或小于在所述第二模式中的发送功率的发送功率，无线地发送所述数据包。
12.根据权利要求10所述的通信设备的控制方法，其中，在所述控制步骤中，在所述通信设备以所述第二模式操作的过程中，当接收到表明所发送的数据包已被另一从属单元接收到的数据包时，即使在所述预定时间段经过之前，所述通信设备的操作也被切换至所述第三模式。
13.根据权利要求10所述的通信设备的控制方法，其中，在所述控制步骤中，在所述通信设备以所述第三模式操作的过程中，当获得了等于或大于第二参考值的电量数据时，所述通信设备的操作被切换至所述第二模式。
14.根据权利要求9所述的通信设备的控制方法，其中，在所述控制步骤中，当接收到另一通信设备在所述第二模式中无线地发送的数据包时，所述第一参考值减少。
15.根据权利要求9所述的通信设备的控制方法，其中，在所述控制步骤中，在所述通信设备以所述第一模式操作的过程中，当接收到另一通信设备在所述第二模式中无线地发送的数据包时，即使获得了等于或大于第一参考值的电量数据，所述通信设备的操作被切换至第三模式，其中，在所述第三模式中，以低于在所述第二模式中的频率且等于或大于在所述第一模式中的频率的频率无线地发送所述数据包。
16.根据权利要求10所述的通信设备的控制方法，其中，
所述第二模式为通过广播发送所述数据包的模式；以及
所述第三模式为通过多播或者单播发送所述数据包的模式。
17.一种电力管理系统，包括：
通信设备，被配置为与主单元以无线的方式进行通信并被配置为管理电力负载所消耗的电量，其中，所述主单元无线地发送对多个电力负载所消耗的电量进行控制的控制信号，以及
所述通信设备包括：
获取单元，被配置为从电力负载获取电量数据；
通信单元，被配置为无线地发送包括所获得的电量数据的数据包；以及
控制器，被配置为在第一模式的过程中当获得了等于或大于第一参考值的电量数据时，将所述通信单元的操作从所述第一模式切换至第二模式，其中在所述第一模式中通过指定目的地将所述数据包无线地发送至所述主单元，在所述第二模式中，在不指定目的地的情况下无线地发送所述数据包，
其中，在所述第二模式中，所述通信设备的所述通信单元以等于或大于在所述第一模式中的频率的频率并且通过等于或大于在所述第一模式中的发送功率的发送功率，无线地发送所述数据包。
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