CN105788205A - 基于wia-pa无线通信模块的采集终端及其电源管理监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信领域中的工业无线传感网络技术，具体地说是一种基于WIA-PA无线通信模块的采集终端及其电源管理监测方法，WIA-PA无线通信模块一端通过串口与MCU模块连接，与MCU模块双向通信连接，另一端通过GPIO连接到MCU模块，WIA-PA无线通信模块还通过GPIO连接电源管理模块；传感器模块连接MCU模块，MCU模块通过GPIO接口连接显示模块，电源管理模块连接WIA-PA无线通信模块、MCU模块、传感器模块以及显示模块。本发明通过WIA-PA无线通信模块对采集终端的工作任务进行统一管理，可以降低采集终端的工作能耗和待机能耗，提高电池的放电容量，延长采集终端的电池使用寿命；可以准确可靠的预测剩余电量和剩余电池使用时间。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域中的工业无线传感网络技术，具体地说是一种基于WIA-PA无线通信模块的采集终端及其电源管理监测方法。
背景技术
近年来物联网技术的迅速发展，针对物联网技术的采集终端应运而生，这些采集终端主要提高人的泛在感知，为自动控制或人工干预控制提供识别数据。可以说物联网中的采集终端是将自动化技术、通信技术、信息技术进行的一个融合。
目前一些无线采集终端采用的无线技术具有多样性，主要采用移动通信技术、WLAN、ZIGBEE、WIA-PA、WirelessHART以及使用ISM频段的其他无线通信技术。无论采用哪一种无线技术，采集终端面临的最大问题都是供电问题。
采集终端的主要硬件结构是采用电池、传感器、显示模块、采集板卡、无线通信模块组成。一些厂家的采集终端没有将各个硬件模块看做一个整体进行统一的管理；一些厂家虽然进行了统一的管理但是采用的无线模块只是无线收发功能或者只有简单的网络管理功能，没有很好的网络管理来避免干扰带来的数据重传进而引起的能耗增加；一些厂家虽然进行了统一的管理，采用的无线模块也具有很好的网络管理功能来避免干扰提高数据成功率，但是采集板卡和无线模块始终是一个并行的工作关系，在软件上没有很好的管理机制导致能耗的增加。
除了能耗无法进行有效的管理外，采集终端无法给用户提供可靠有效的剩余电量使用时间。仅采用电池电压的预测方式对于电池的使用寿命预测，由于电池特性不同，预测非常不准确。有预测还有很长时间的使用寿命，采集终端却无法正常工作；有预测没有使用寿命，电池仍然可以使用很长时间。这种情况的出现给用户带来使用、维护上的不便。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种采集终端和电源管理监测方法，可以对耗电进行有效的管理以达到更低的功耗并能准确可靠的预测剩余使用寿命。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种基于WIA-PA无线网络的采集终端，WIA-PA无线通信模块一端通过串口与MCU模块连接，与MCU模块双向通信连接，另一端通过GPIO连接到MCU模块，发送控制信号，并接收MCU模块发出的控制信号，与MCU模块进行双向控制；WIA-PA无线通信模块还通过GPIO连接电源管理模块；
传感器模块连接MCU模块，将采集的模拟信号发送到MCU模块进行A/D转换；
MCU模块通过GPIO接口连接显示模块，发送控制信号到显示模块显示物理量信息、警告信息以及采集终端的仪表参数信息；
电源管理模块连接WIA-PA无线通信模块、MCU模块、传感器模块以及显示模块，对模块进行供电控制。
所述WIA-PA无线通信模块包括WIA-PA芯片、存储单元、收发器单元、功率放大单元和滤波单元；WIA-PA芯片与存储单元、收发器单元连接；收发器单元与功率放大单元、滤波单元顺序连接。
所述WIA-PA芯片采用CPU芯片，用于实现WIA-PA无线通信协议栈，该芯片包括串口、SPI接口和I/O控制接口；
所述收发器单元采用调制解调芯片，具有SPI接口和RF射频接口；
所述功率放大单元采用功率放大芯片，其RF射频输入接口与收发器单元的RF射频接口连接，其RF射频输出接口与滤波单元的RF射频输入接口连接；
所述滤波单元采用带通滤波器，其RF射频输出端口用于与天线连接；
所述滤波单元采用带通滤波器，其RF射频输出端口用于与TDD功率放大单元连接。
所述电源管理模块包括显示模块供电控制电路、传感器模块供电控制电路和MCU模块供电控制电路。
一种基于WIA-PA无线通信的采集终端的电源管理监测方法，启动WIA-PA无线通信模块，根据既定的采集间隔判断采集模式，并按照相应的采集方法完成采集过程。
所述根据既定的采集间隔判断采集模式包括以下过程：
若采集间隔小于采集间隔门限值，则进入密集采集模式；
若采集间隔大于采集间隔门限值，则进入间断采集模式。
所述密集采集模式包括以下步骤：
步骤1：WIA-PA无线通信模块根据既定采集间隔启动定时；
步骤2：定时器定时到达后，WIA-PA无线通信模块判断此次采集是否为上电初次采集，如果是初次采集，则WIA-PA无线通信模块使用第一GPIO接口控制电源管理模块的MCU模块供电控制电路给MCU模块供电，同时使用第二GPIO接口控制电源管理模块的传感器模块供电控制电路给传感器模块供电；否则WIA-PA无线通信模块使用第五GPIO接口通过中断的方式控制MCU模块从休眠模式唤醒，同时使用第二GPIO接口控制电源管理模块的传感器模块供电控制电路给传感器模块供电；
步骤3：WIA-PA无线通信模块使用第三GPIO接口通过中断的方式触发MCU模块启动采集任务；
步骤4：MCU模块采集完毕后，通过第四GPIO接口以中断的方式触发通知WIA-PA无线通信模块；
WIA-PA无线通信模块使用第二GPIO接口控制电源管理模块的传感器模块供电控制电路关闭传感器模块供电。
步骤5：MCU模块将采集AD采样模块采集的数字量进行查表计算转换成物理量，WIA-PA无线通信模块使用第六GPIO接口控制电源管理模块的显示模块供电控制电路给显示模块供电；
步骤6：MCU模块使用GPIO接口控制显示模块显示当前采集的物理量；
步骤7：MCU模块通过串口将转换完成的物理量发送到WIA-PA无线通信模块，WIA-PA无线通信模块使用第五GPIO接口通过中断触发的方式控制MCU模块进入休眠模式；
步骤8：WIA-PA无线通信模块将MCU模块发送的数据通过无线的方式转发到WIA-PA无线网络，完成密集采集过程，并返回步骤2。
所述间断采集模式包括以下步骤：
步骤1：WIA-PA无线通信模块根据既定采集间隔启动定时；
步骤2：定时器定时到达后，WIA-PA无线通信模块使用第一GPIO接口控制电源管理模块的MCU模块供电控制电路给MCU模块供电，同时使用第二GPIO接口控制电源管理模块的传感器模块供电控制电路给传感器模块供电；
步骤3：WIA-PA无线通信模块使用第三GPIO接口通过中断的方式触发MCU模块启动采集任务；
步骤4：MCU模块采集完毕后，通过第四GPIO接口以中断的方式触发通知WIA-PA无线通信模块；
WIA-PA无线通信模块使用第二GPIO接口控制电源管理模块的传感器模块供电控制电路关闭传感器模块供电；
步骤5：MCU模块将AD采样模块采集来的数字量进行查表计算转换成物理量，WIA-PA无线通信模块使用第六GPIO接口控制电源管理模块的显示模块供电控制电路给显示模块供电；
步骤6：MCU模块使用GPIO控制显示模块显示当前采集的物理量；
步骤7：MCU模块通过串口将转换完成的物理量发送到WIA-PA无线通信模块，WIA-PA无线通信模块使用第一GPIO接口控制电源管理模块关闭MCU模块的供电；
步骤8：WIA-PA无线通信模块将MCU模块发送的数据通过无线的方式转发到WIA-PA无线网络，完成间断采集过程，并返回步骤2。
还包括对所述采集终端的电量进行累加，包括以下过程：
步骤1：WIA-PA无线通信模块程序启动时启动电源监测任务；WIA-PA无线通信模块根据既定的电源监测间隔启动定时；
步骤2：如果定时时间到达，WIA-PA无线通信模块采集当前的采集终端的工作温度，否则WIA-PA无线通信模块执行采集过程；
步骤3：WIA-PA无线通信模块根据当前温度和平均消耗电流表对采集终端的消耗电量进行累加。
基于WIA-PA无线通信的采集终端的电池剩余寿命预测方法，包括以下步骤：
步骤1：MCU采集电池电压，判断采集到的电池电压是否大于门限值，如果电池电压大于门限值，则采集终端的电池使用在前期阶段，WIA-PA无线通信模块根据目前采集终端的工作环境得出电池的可用电量；
如果采集到的电池电压不大于门限值，则采集终端根据采集终端电池剩余寿命表，得出电池电压所对应的电池使用寿命，同时WIA-PA无线通信模块产生低压告警提示，显示在显示模块上，并显示电池剩余使用时间；WIA-PA无线通信模块将低电压告警提示和剩余使用时间发送到WIA-PA无线网络，完成剩余电池寿命预测过程；
步骤2：WIA-PA无线通信模块根据电池的可用电量计算电池剩余电量；
步骤3：WIA-PA无线通信模块根据电池剩余电量计算电池剩余使用时间；
步骤4：判断WIA-PA无线网络是否需要剩余使用时间，如果需要，则WIA-PA无线通信模块将电池剩余使用时间发送到WIA-PA无线网络，并完成剩余电池寿命进行预测过程，否则直接完成剩余电池寿命预测过程。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明通过WIA-PA无线通信模块对采集终端的工作任务进行统一管理，可以降低采集终端的工作能耗和待机能耗，提高电池的放电容量，延长采集终端的电池使用寿命；
2.本发明通过WIA-PA无线模块对采集终端的任务监测，可以准确可靠的预测剩余电量和剩余电池使用时间；
3.本发明通过延长电池的使用寿命，可以进而减小采集终端的体积。
附图说明
图1是本发明的采集终端硬件框图；
图2是本发明的采集终端电源管理方法流程图；
图3是本发明的采集终端电量累计流程图；
图4是本发明的采集终端剩余电池寿命预测流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
图1本发明的采集终端硬件框图。采集终端主要由WIA-PA无线通信模块、MCU模块、传感器模块、显示模块、电源管理模块组成。WIA-PA无线通信模块和MCU模块通过串行口和GPIO连接，串行口用来交互实时数据和命令报文，GPIO用来控制MCU模块的工作唤醒及任务的执行。MCU模块和传感器模块通过供电接口和差分信号接口连接，传感器模块转换出的信号输入MCU模块进行调理和AD转换。MCU模块和显示模块通过GPIO连接，MCU模块内部的液晶控制器控制显示模块显示转换完毕的物理量数据。电源管理模块通过电源接口和WIA-PA无线通信模块、MCU模块、传感器模块、显示模块连接负责供电。
WIA-PA无线通信模块通过串口和MCU模块的串口相连接，有TXD、RXD、GND三条连接线连接，电平型式为TTL电平，主要功能实现WIA-PA无线通信模块向MCU模块发送命令报文，接收MCU模块向WIA-PA无线通信模块发送的数据报文。WIA-PA无线通信模块通过GPIO3高电平触发MCU模块启动AD采集；MCU模块通过GPIO4高电平通知WIA-PA无线通信模块AD采集完毕并启动MCU模块串口进入发送模式、WIA-PA无线通信模块进入接收模式；WIA-PA无线通信模块通过GPIO5高电平触发MCU模块进入休眠状态、从休眠状态唤醒、串口数据交互。WIA-PA无线通信模块通过GPIO1连接电源管理模块中的MCU模块供电控制电路；WIA-PA无线通信模块通过GPIO2连接电源管理模块中的传感器模块供电控制电路；WIA-PA无线通信模块通过GPIO6连接电源管理模块中的显示模块供电控制电路；WIA-PA无线通信模块通过供电接口连接电源管理模块。
MCU模块通过串口连接到WIA-PA无线通信模块，MCU模块通过差分信号线连接到传感器模块，差分信号线传输的信号可以是电流也可以是电压，差分信号线传输为电流时，MCU模块内部通过I-V转换电路将电流转换为电压，再通过AD采样电路进行AD转换；差分信号线传输为电压时，MCU模块内部通过运算放大器进行放大后，通过AD采样电路进行AD转换。MCU模块内部具有温度采样功能，根据温度区间、AD转换的数字量、采集终端的校准表，MCU模块计算出当前采集的物理量大小。MCU模块通过GPIO连接显示模块，控制显示模块显示物理量和相关的告警信息、采集终端的仪表参数信息等。MCU模块通过供电接口连接电源管理模块。
电源管理模块通过GPIO1、GPIO2、GPIO6与WIA-PA无线通信模块连接，通过硬件连接，接受WIA-PA无线通信模块的控制实现对MCU模块、传感器模块、显示模块的供电控制，电源管理模块通过电源接口与WIA-PA无线通信模块、MCU模块、传感器模块、显示模块连接并供电。
图2为本发明的采集终端电源管理流程图。电源管理流程图主要针对采集终端的采集任务，描述了采集任务具体的的实现过程。采集终端上电后WIA-PA无线通信模块上电程序启动，WIA-PA无线通信模块程序启动的同时会启动电源的监测和预测程序。WIA-PA无线通信模块根据既定的采集间隔T判断采集模式是属于间断采集还是密集采集，采集间隔T小于Tth采集间隔门限值，则认为采集终端进入密集采集模式。Tth的设定和定义主要从节省采集终端MCU模块功耗的角度出发。WIA-PA无线通信模块采集任务启动后将启动定时器，该定时器为连续启动定时即每间隔时间T采集终端便进行一次采集。定时器定时到达后，WIA-PA无线通信模块判断此次采集是否为上电初次采集。如果是初次采集，WIA-PA无线通信模块使用GPIO1控制电源管理模块的MCU模块供电控制电路给MCU模块供电，同时使用GPIO2控制电源管理模块的传感器模块供电控制电路给传感器模块供电；如果不是初次采集，WIA-PA无线通信模块使用GPIO5通过中断的方式控制MCU模块从休眠模式唤醒，同时使用GPIO2控制电源管理模块的传感器模块供电控制电路给传感器模块供电。上电完成后，WIA-PA无线通信模块使用GPIO3使用中断的方式触发MCU模块启动采集任务。MCU模块采集完毕后，通过GPIO4以中断的方式触发通知WIA-PA无线通信模块；WIA-PA无线通信模块使用GPIO2控制电源管理模块的传感器模块供电控制电路关闭传感器模块供电。MCU模块将AD采集来的数字量进行查表计算转换成物理量，WIA-PA无线通信模块使用GPIO6控制电源管理模块的显示模块供电控制电路给显示模块供电。MCU模块使用GPIO控制显示模块显示当前采集的物理量。MCU模块通过串口将转换完成的物理量发送到WIA-PA无线通信模块，WIA-PA无线通信模块使用GPIO5通过中断触发的方式控制MCU模块进入休眠模式。WIA-PA无线通信模块将MCU发送来得数据通过无线的方式转发到WIA-PA无线网络，此次采集任务结束。等到采集定时时间到达则重复以上的过程。
如果采集间隔T大于Tth采集间隔门限值，则认为采集终端进入间断采集模式。定时器定时到达后，WIA-PA无线通信模块使用GPIO1控制电源管理模块的MCU模块供电控制电路给MCU模块供电，同时使用GPIO2控制电源管理模块的传感器模块供电控制电路给传感器模块供电。上电完成后，WIA-PA无线通信模块使用GPIO3使用中断的方式触发MCU模块启动采集任务。MCU模块采集完毕后，通过GPIO4以中断的方式触发通知WIA-PA无线通信模块；WIA-PA无线通信模块使用GPIO2控制电源管理模块的传感器模块供电控制电路关闭传感器模块供电。MCU模块将AD采集来的数字量进行查表计算转换成物理量，WIA-PA无线通信模块使用GPIO6控制电源管理模块的显示模块供电控制电路给显示模块供电。MCU模块使用GPIO控制显示模块显示当前采集的物理量。MCU模块通过串口将转换完成的物理量发送到WIA-PA无线通信模块，WIA-PA无线通信模块使用GPIO1控制电源管理模块关闭MCU模块的供电。WIA-PA无线通信模块将MCU发送来得数据通过无线的方式转发到WIA-PA无线网络，此次采集任务结束。等到采集定时时间到达则重复以上的过程。
图3为本发明的采集终端电量累计流程图，为采集终端电源监测流程。WIA-PA无线通信模块程序启动包含了电源的监测和预测，WIA-PA无线通信模块程序启动时启动电源监测任务。WIA-PA无线通信模块根据既定的电源监测间隔T启动定时。定时器定时没有到达则WIA-PA无线通信模块执行采集任务流程即图2本发明的采集终端电源管理流程图。当定时时间到达时，WIA-PA无线通信模块采集当前的采集终端的工作温度。WIA-PA无线通信模块根据当前温度和采集终端平均消耗电流表查找表格，找出温度区间，根据完成的任务对消耗的电量进行累加。累加的公式为或者Q＝ΣIt，TA为采集间隔，TM为电源监测间隔，Ii为工作任务的平均电流，ti为工作任务的持续时间。如果TM是TA的整数倍，则累加公式如果非整数倍则采用每个工作任务平均电流乘以工作任务持续时间后的累加得出即Q＝ΣIt.累加完成后此次监测任务结束，等待电源监测定时到达则重复以上的过程。
表1
表1为本发明的采集终端平均消耗电流表。由于采集终端同一温度不同工作任务以及不同温度同一工作任务下的平均消耗电流差异较大，直接影响到消耗电量的监测计算。根据采集终端的实际工作情况将工作任务划分到可以测试平均消耗电流，可以统计出运行时间，并且所有的任务的消耗电流串联起来的总和应该是采集终端整个运行过程中消耗电流，所有的任务的运行时间串联起来的总和应该是采集终端整个运行时间。以上是工作任务划分的原则。根据以上原则制定出表1采集终端平均消耗电流表的制作规则，首先我们根据采集终端的工作流程划分任务，比如设定WIA-PA无线通信模块的串口发送数据为任务1、设定WIA-PA无线通信模块的串口接收数据为任务2、设定MCU模块的串口发送数据为任务3、设定MCU模块的串口接收数据为任务4、设定传感器模块采集为任务5、设定MCU模块采集温度为任务6、设定MCU模块进入休眠模式为任务7等等，要求覆盖所有的工作任务。其次我们根据划分的任务对每个任务消耗的电流和持续的时间进行测试统计，由于半导体器件的工作电流随温度的变化有较大的变化，我们制作此表时要注意温度的划分，从低到高划分。根据采集终端的实际消耗电流随温度的变化曲线来设定温度间隔，可以是等间隔的也可以是变间隔的，只要温度间隔范围内的中间温度点可以代表整个温度范围即可。温度范围Temp1-Temp2任务1持续时间为t1，平均消耗电流为I11；任务n持续时间为tn，平均消耗电流为I1n。温度范围Tempn-Tempn+1任务1持续时间为t1，平均消耗电流为In1；任务n持续时间为tn，平均消耗电流为Inn。最后将该表格存储在WIA-PA无线通信模块中，以便采集终端电量累计流程使用。
图4为本发明的采集终端剩余电池寿命预测流程图。本发明的电池寿命预测采用电量预测和电压预测相结合的方式进行，由于采集终端采用容量型电池，在使用前期电池电压的变化很小，无法通过电压预测出准确的电池剩余使用时间。但是后期电池电压压降较大能较可靠的预测电池剩余寿命。所以前期当电池电压大于一定的阈值是我们采用电量预测的方式，后期电池电压小于阈值则采用电压预测的方式。该流程运行在图3采集终端电量累计流程之后。MCU采集电池电压，判断是否大于门限值Vth，如果电池电压大于门限值Vth则说明采集终端的电池使用在前期阶段。WIA-PA无线通信模块根据目前采集终端的工作环境进行查表得出电池的可用电量。根据图3采集终端电量累计流程图，WIA-PA无线通信模块得到消耗的总电量，从而得到剩余的总电量Qr＝QT-Qu，Qr为剩余电量、QT为电池总电量、Qu为采集终端消耗使用电量。根据采集终端的消耗总电量和运行时间计算采集终端的平均电流I。电池剩余使用时间为Tr＝Qr/I，Tr为剩余使用时间、Qr为剩余电池电量、I为平均运行电流。WIA-PA无线网络是否需要电池剩余使用时间，如果需要，WIA-PA无线通信模块将剩余电池使用时间发送到WIA-PA无线网络，结束电池使用寿命预测任务，如果不需要则直接进入结束电池使用寿命预测任务流程。当电池电压Vth小于门限值时，采集终端查表电池使用寿命表，根据相应的电池电压得到电池电压的剩余受用寿命。同时WIA-PA无线通信模块产生低压告警提示，显示在显示模块上，同时显示模块显示电池剩余使用时间。WIA-PA无线通信模块将低电压告警提示和剩余使用时间发送到WIA-PA无线网络。结束电池使用寿命预测任务流程
电池可以使用的总电量的计算：首先计算同一温度不同电流下的电池容量，我们使用表1采集终端平均消耗电流表中的任务划分，不同的任务、不同的工作时长、不同的工作电流对应不同的电池容量。所以同一温度下一个任务周期内的消耗电量为Qt为同一温度下一个任务周期内采集终端消耗电量、Q1～Qn为不同电流放电的情况下对应的电池的总电量、t1～tn为采集终端不同电流的持续时间。其次我们跟据采集终端的实际工作环境，选择一个经过实验室测试的相近的环境，该环境的判断及选用通过如下规则：首先将温度划分为n份，然后分别统计每个温度区间采集终端运行时间在整个采集终端的电池生命周期内的时间占比。电池可以释放出的总电量QT为电池的总电量、QT1～QTn为不同温度下一个任务周期内采集终端消耗电量、t1～tn为每个温度区间持续的时间。通过以上两个步骤的计算可以计算出在这种工作环境中电池可以释放的总电量。电池运行第一个周期时采用相近环境模拟，以后的周期根据第一周期的统计数据进行修正，这样给出的电池总电量是非常可靠和准确。
表2
表2为本发明的采集终端电池剩余寿命表。该表格主要使用在采集终端电池寿命预测中，在电池电压低于电压阈值的情况下使用。我们将电池电压从采集终端可以运行的最小电压到电压阈值分为n份，针对不同温度范围，不同电压进行试验统计出采集终端的剩余使用寿命。温度范围Temp1-Temp2内电池电压为V1，剩余电池寿命为t11，温度范围Temp1-Temp2内电池电压为Vn，剩余电池寿命为t1n。温度范围Tempn-Tempn+1内电池电压为V1，剩余电池寿命为tn1，温度范围Tempn-Tempn+1内电池电压为Vn，剩余电池寿命为tnn。该表格数据为固定值存储在WIA-PA无线通信模块中。
Claims (10)
1.一种基于WIA-PA无线网络的采集终端，其特征在于：WIA-PA无线通信模块一端通过串口与MCU模块连接，与MCU模块双向通信连接，另一端通过GPIO连接到MCU模块，发送控制信号，并接收MCU模块发出的控制信号，与MCU模块进行双向控制；WIA-PA无线通信模块还通过GPIO连接电源管理模块；
传感器模块连接MCU模块，将采集的模拟信号发送到MCU模块进行A/D转换；
MCU模块通过GPIO接口连接显示模块，发送控制信号到显示模块显示物理量信息、警告信息以及采集终端的仪表参数信息；
电源管理模块连接WIA-PA无线通信模块、MCU模块、传感器模块以及显示模块，对模块进行供电控制。
2.根据权利要求1所述的基于WIA-PA无线通信的采集终端，其特征在于：所述WIA-PA无线通信模块包括WIA-PA芯片、存储单元、收发器单元、功率放大单元和滤波单元；WIA-PA芯片与存储单元、收发器单元连接；收发器单元与功率放大单元、滤波单元顺序连接。
3.根据权利要求2所述的基于WIA-PA无线通信的采集终端，其特征在于：所述WIA-PA芯片采用CPU芯片，用于实现WIA-PA无线通信协议栈，该芯片包括串口、SPI接口和I/O控制接口；
所述收发器单元采用调制解调芯片，具有SPI接口和RF射频接口；
所述功率放大单元采用功率放大芯片，其RF射频输入接口与收发器单元的RF射频接口连接，其RF射频输出接口与滤波单元的RF射频输入接口连接；
所述滤波单元采用带通滤波器，其RF射频输出端口用于与天线连接；
所述滤波单元采用带通滤波器，其RF射频输出端口用于与TDD功率放大单元连接。
4.根据权利要求1所述的基于WIA-PA无线通信的采集终端，其特征在于：所述电源管理模块包括显示模块供电控制电路、传感器模块供电控制电路和MCU模块供电控制电路。
5.一种基于WIA-PA无线通信的采集终端的电源管理监测方法，其特征在于：启动WIA-PA无线通信模块，根据既定的采集间隔判断采集模式，并按照相应的采集方法完成采集过程。
6.根据权利要求5所述的基于WIA-PA无线通信的采集终端的电源管理监测方法，其特征在于：所述根据既定的采集间隔判断采集模式包括以下过程：
若采集间隔小于采集间隔门限值，则进入密集采集模式；
若采集间隔大于采集间隔门限值，则进入间断采集模式。
7.根据权利要求6所述的基于WIA-PA无线通信的采集终端的电源管理监测方法，其特征在于，所述密集采集模式包括以下步骤：
步骤1：WIA-PA无线通信模块根据既定采集间隔启动定时；
步骤2：定时器定时到达后，WIA-PA无线通信模块判断此次采集是否为上电初次采集，如果是初次采集，则WIA-PA无线通信模块使用第一GPIO接口控制电源管理模块的MCU模块供电控制电路给MCU模块供电，同时使用第二GPIO接口控制电源管理模块的传感器模块供电控制电路给传感器模块供电；否则WIA-PA无线通信模块使用第五GPIO接口通过中断的方式控制MCU模块从休眠模式唤醒，同时使用第二GPIO接口控制电源管理模块的传感器模块供电控制电路给传感器模块供电；
步骤3：WIA-PA无线通信模块使用第三GPIO接口通过中断的方式触发MCU模块启动采集任务；
步骤4：MCU模块采集完毕后，通过第四GPIO接口以中断的方式触发通知WIA-PA无线通信模块；
WIA-PA无线通信模块使用第二GPIO接口控制电源管理模块的传感器模块供电控制电路关闭传感器模块供电。
步骤5：MCU模块将采集AD采样模块采集的数字量进行查表计算转换成物理量，WIA-PA无线通信模块使用第六GPIO接口控制电源管理模块的显示模块供电控制电路给显示模块供电；
步骤6：MCU模块使用GPIO接口控制显示模块显示当前采集的物理量；
步骤7：MCU模块通过串口将转换完成的物理量发送到WIA-PA无线通信模块，WIA-PA无线通信模块使用第五GPIO接口通过中断触发的方式控制MCU模块进入休眠模式；
步骤8：WIA-PA无线通信模块将MCU模块发送的数据通过无线的方式转发到WIA-PA无线网络，完成密集采集过程，并返回步骤2。
8.根据权利要求6所述的基于WIA-PA无线通信的采集终端的电源管理监测方法，其特征在于，所述间断采集模式包括以下步骤：
步骤1：WIA-PA无线通信模块根据既定采集间隔启动定时；
步骤2：定时器定时到达后，WIA-PA无线通信模块使用第一GPIO接口控制电源管理模块的MCU模块供电控制电路给MCU模块供电，同时使用第二GPIO接口控制电源管理模块的传感器模块供电控制电路给传感器模块供电；
步骤3：WIA-PA无线通信模块使用第三GPIO接口通过中断的方式触发MCU模块启动采集任务；
步骤4：MCU模块采集完毕后，通过第四GPIO接口以中断的方式触发通知WIA-PA无线通信模块；
WIA-PA无线通信模块使用第二GPIO接口控制电源管理模块的传感器模块供电控制电路关闭传感器模块供电；
步骤5：MCU模块将AD采样模块采集来的数字量进行查表计算转换成物理量，WIA-PA无线通信模块使用第六GPIO接口控制电源管理模块的显示模块供电控制电路给显示模块供电；
步骤6：MCU模块使用GPIO控制显示模块显示当前采集的物理量；
步骤7：MCU模块通过串口将转换完成的物理量发送到WIA-PA无线通信模块，WIA-PA无线通信模块使用第一GPIO接口控制电源管理模块关闭MCU模块的供电；
步骤8：WIA-PA无线通信模块将MCU模块发送的数据通过无线的方式转发到WIA-PA无线网络，完成间断采集过程，并返回步骤2。
9.根据权利要求5所述的基于WIA-PA无线通信的采集终端的电源管理监测方法，其特征在于，还包括对所述采集终端的电量进行累加，包括以下过程：
步骤1：WIA-PA无线通信模块程序启动时启动电源监测任务；WIA-PA无线通信模块根据既定的电源监测间隔启动定时；
步骤2：如果定时时间到达，WIA-PA无线通信模块采集当前的采集终端的工作温度，否则WIA-PA无线通信模块执行采集过程；
步骤3：WIA-PA无线通信模块根据当前温度和平均消耗电流表对采集终端的消耗电量进行累加。
10.基于WIA-PA无线通信的采集终端的电池剩余寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：MCU采集电池电压，判断采集到的电池电压是否大于门限值，如果电池电压大于门限值，则采集终端的电池使用在前期阶段，WIA-PA无线通信模块根据目前采集终端的工作环境得出电池的可用电量；
如果采集到的电池电压不大于门限值，则采集终端根据采集终端电池剩余寿命表，得出电池电压所对应的电池使用寿命，同时WIA-PA无线通信模块产生低压告警提示，显示在显示模块上，并显示电池剩余使用时间；WIA-PA无线通信模块将低电压告警提示和剩余使用时间发送到WIA-PA无线网络，完成剩余电池寿命预测过程；
步骤2：WIA-PA无线通信模块根据电池的可用电量计算电池剩余电量；
步骤3：WIA-PA无线通信模块根据电池剩余电量计算电池剩余使用时间；
步骤4：判断WIA-PA无线网络是否需要剩余使用时间，如果需要，则WIA-PA无线通信模块将电池剩余使用时间发送到WIA-PA无线网络，并完成剩余电池寿命进行预测过程，否则直接完成剩余电池寿命预测过程。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2014
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| CN105788205B (zh) | 2021-04-30 |
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