CN107800476A - 移动终端、电气设备及双向数据通讯的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动终端、电气设备及双向数据通讯的系统。一种利用可见光实现移动终端和电气设备之间的双向数据通讯的系统，包括移动终端和电气设备，其中，移动终端包括发光元件，通过控制发光元件将经过调制和解调的数据以可见光的形式发送至电气设备，并接收经过电气设备处理的数据。通过移动终端中的软件实现对数据的调制和解调，从而不需要对移动终端增加任何额外的可见光通讯专用芯片。

Description

移动终端、电气设备及双向数据通讯的系统

技术领域

本发明涉及一种移动终端和一种电气设备，此外，本发明还涉及一种利用可见光数据传输技术实现移动终端与电气设备之间的双向数据通讯的系统。

背景技术

在各类电器设备都向智能化发展的数字化时代，设备之间相互通信、信息共享已成为现代工业，乃至人类生活需求的总趋势。在数据通信领域中，数据传输技术是其中最为重要，最为基础的技术。

可见光通讯在近年来有蓬勃的发展，但这些技术都使用专用的照明灯作为光源，另外结合了专用的调制、解调芯片，使得这一技术在实施时需要昂贵的成本，同时，专用光源的存在使得这一技术在应用于工业电气设备时受到了机构尺寸和安装方式上的种种限制。因而现有的可见光通讯技术很难在工业电气设备上普遍推广使用，而只能适用于某些特定的使用环境中。

存在一种利用显示器背光实现无线数据传输的装置，使智能手机或平板电脑能通过显示器的背光来获得设备中的数据。如图1所示，示出了该申请的实施例——手机抄表系统，用于对带显示器的电表70的能耗数据进行抄录。该实施例中的抄表系统利用智能手机进行光学脉冲读取和调制，然后利用手机中存储的手机应用程序对电表的数据进行各种处理，并可实现把数据传输到云端，实现更高级别的信息管理。然而，图1所示数据传输是单向的，即数据只能由设备传向手机，而手机不能把数据传向设备。

发明内容

因此，为了克服上述问题，本发明提供了一种利用可见光数据传输技术实现移动终端与电气设备之间的双向数据通讯的系统，其既能实现电气设备向移动终端的数据传输，也能实现移动终端向电气设备的数据传输。

根据本发明的一方面，提供了一种利用可见光实现移动终端和电气设备之间的双向数据通讯的系统，包括移动终端和电气设备，其中，移动终端包括发光元件，通过控制发光元件将经过调制和解调的数据以可见光的形式发送至电气设备，并接收经过电气设备处理的数据。

优选地，所述移动终端是智能手机或平板电脑。

优选地，所述移动终端的发光元件是闪光灯。如此，不需要给移动终端提供额外的专用光源，仅利用其自身闪光灯实现可见光的双向数据通讯，节省了成本，操作方便。

优选地，通过移动终端中的软件实现对数据的调制和解调。如此，不需要对移动终端增加任何额外的可见光通讯专用芯片，简化了移动终端的硬件构造。

优选地，在该系统中，

移动终端包括：

移动终端主控单元，用于响应用户要传输到电气设备的数据发出指令至移动终端数据调制单元；

移动终端数据调制单元，用于响应于主控单元的指令对数据进行调制以产生并输出第一序列电脉冲信号；

移动终端发光元件，用于把从数据调制单元传输的第一序列电脉冲信号转换成第一光脉冲信号，并将第一光脉冲信号发送至电气设备；

外置光电接收单元，用于把从电气设备发出的第二光脉冲信号转化成移动终端序列电脉冲信号；

移动终端数据解调单元，用于把从外置光电接收单元传输的移动终端序列电脉冲信号转换成数据，这些数据又被传输到移动终端主控单元进行后续操作；

电气设备包括：

电气设备光电接收单元，用于接收从移动终端发出的第一光脉冲信号，并把第一光脉冲信号转换成电气设备序列电脉冲信号；

电气设备数据解调单元，用于把从电气设备光电接收单元传输的电气设备序列电脉冲信号转换成数据；

电气设备主控单元，用于对由电气设备数据解调单元传输的数据进行处理；

电气设备数据调制单元，用于由电气设备主控单元处理的数据进行调制以产生并输出第二序列电脉冲信号；

背光组件，用于把从电气设备数据调制单元传输的第二序列电脉冲信号转换成第二光脉冲信号，并将第二光脉冲信号发送至移动终端。

根据本发明的另一方面，提供了一种利用可见光实现移动终端和电气设备之间的双向数据通讯的方法，包括：利用移动终端通过控制移动终端的发光元件将经过调制和解调的数据以可见光的形式发送至电气设备，并接收经过电气设备处理的数据。

优选地，所述移动终端是智能手机或平板电脑。

优选地，所述移动终端的发光元件是闪光灯。

优选地，通过移动终端中的软件实现对数据的调制和解调。

优选地，该方法包括：

使用移动终端主控单元响应于用户要传输到电气设备的数据发出指令至移动终端的数据调制单元；

使用移动终端数据调制单元响应于主控单元的指令对数据进行调制以产生并输出第一序列电脉冲信号；

使用移动终端发光元件把从数据调制单元传输的第一序列电脉冲信号转换成第一光脉冲信号，并将第一光脉冲信号发送至电气设备；

使用电气设备光电接收单元接收从移动终端发出的第一光脉冲信号，并把光脉冲信号转换成电气设备序列电脉冲信号；

使用电气设备数据解调单元把从光电接收单元传输的电气设备序列电脉冲信号转换成数据；

利用电气设备主控单元对由电气设备的数据解调单元传输的数据进行处理；

利用电气设备数据调制单元对经过处理的数据进行调制以产生并输出第二序列电脉冲信号；

利用背光组件把从电气设备数据调制单元传输的第二序列电脉冲信号转换成第二光脉冲信号，并将第二光脉冲信号发送至移动终端；

利用外置光电接收单元把从电气设备发出的第二光脉冲信号转化成移动终端序列电脉冲信号；以及

移动终端数据解调单元把从外置光电接收单元传输的移动终端序列电脉冲信号转换成数据，这些数据又被传输到移动终端主控单元进行后续操作。

本发明还提供了一种移动终端，包括发光元件，其中，该移动终端通过控制发光元件将经过调制和解调的数据以可见光的形式发送至电气设备，并接收来自电气设备的数据。

优选地，该移动终端是智能手机或平板电脑。

优选地，其中，该移动终端的发光元件是闪光灯。

优选地，其中，通过移动终端中的软件实现对数据的调制和解调。

优选地，该移动终端包括：

主控单元，用于响应用户要传输到电气设备的数据发出指令至数据调制单元；

数据调制单元，用于响应主控单元的指令对数据进行调制以产生并输出序列电脉冲信号；

发光元件，用于把从数据调制单元传输的序列电脉冲信号转换成光脉冲信号，并将光脉冲信号发送至电气设备；

外置光电接收单元，用于把从电气设备发出的光脉冲信号转化成序列电脉冲信号；以及

数据解调单元，用于把从外置光电接收模拟传输的序列电脉冲信号转换成数据，这些数据又被传输到移动终端主控单元进行后续操作。

本发明还提供了一种电气设备，其中，该电气设备接收来自移动终端发光元件的以可见光形式传送的被调制和解调数据，并进行处理后将处理过的数据传送回移动终端。

优选地，该移动终端是智能手机或平板电脑。

优选地，该移动终端的发光元件是闪光灯。

优选地，通过移动终端中的软件实现对数据的调制和解调。

优选地，该电气设备包括：

光电接收单元，用于接收从移动终端发出的光脉冲信号，并把光脉冲信号转换成序列电脉冲信号；

数据解调单元，用于把从光电接收单元传输的序列电脉冲信号转换成数据；

主控单元，用于处理数据解调单元传输的数据；

数据调制单元，用于对经过主控单元处理的数据进行调制以产生并输出序列电脉冲信号；

背光组件，用于把从数据调制单元传输的序列电脉冲信号转换成光脉冲信号，并将光脉冲信号发送至移动终端。

本发明的利用可见光在移动终端和电气设备之间进行双向数据通讯的系统和方法与现有技术相比有以下优点：

1、在不对现有移动终端(比如智能手机、平板电脑)提供专用光源的情况下，利用现有移动终端的发光元件(比如照相机闪光灯)实现与工业电气设备的可见光双向数据传输，操作起来方便。

2、对移动终端的数据的调制和解调功能均仅由软件实现，不需要对移动终端增加任何额外的可见光通讯专用芯片，简化了移动终端的硬件构造。

3、用可见光的传输方法进行双向的数据传输，更加适合数据通讯的普遍要求。

4、对现有工业电气设备的改动少，成本较低。

5、不存在电磁辐射、电磁兼容等问题。

附图说明

图1示出现有技术的手机抄表系统的示意图。

图2示出根据本发明的系统的原理图。

图3示出智能手机形式的移动终端的主控单元控制数据双向传输通讯的流程图。

图4示出电气设备的主控单元中控制数据双向传输通讯的流程图。

图5示出本发明的一个实施例。

图6示出本发明的另一个实施例。

具体实施方式

将参照附图详细描述根据本发明的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。如果没有特别说明，本文中的术语“向内”、“向外”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”是指相对于部件中心的范围，例如以中心轴线作为参照，内和内侧指更靠近或指向轴线的位置或取向，外和外侧指更远离轴线的方位或取向，而对于轴线上的各位置，向外或外侧是指更远离中心部位。术语“依次包括A、B、C等”仅指示所包括的部件A、B、C等的排列顺序，并不排除在A和B之间和/或B和C之间包括其它部件的可能性。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。相同的参考标记用于表示类似的部分。

参见图2，示出根据本发明的系统的原理图。在图2中，移动终端显示为智能手机的形式，应当明白的是，除了智能手机，还可使用平板电脑等移动终端。

如图2所示，本发明的系统包括智能手机10和电气设备20。其中，智能手机10包括主控单元101、数据调制单元102、发光元件103、外置光电接收单元104、数据解调单元105。其中，数据调制单元102和数据解调单元105均以软件的形式实施。类似地，电气设备20包括主控单元201、数据解调单元202、光电接收单元203、显示器背光组件204、数据调制单元205。

在智能手机10中，主控单元101、数据调制单元102和数据解调单元105属于是手机应用软件的组成部分，因而不需要对智能手机提供专用的可见光通讯芯片，仅通过智能手机中的编程软件即可控制可见光的双向传输。闪光单元103在该实施例中可以是位于手机背面的照相机闪光灯，在不给手机提供额外专用光源的情况下，仅使用手机自带的闪光灯实现智能手机与电气设备之间的可见光双向数据通讯。

具体地，下面介绍数据在移动终端和电气设备之间双向传输的过程。

首先，主控单元101响应于用户要传输到电气设备20的数据发出指令至数据调制单元102。然后，数据调制单元102响应于主控单元101的指令对数据进行调制以产生并输出序列电脉冲信号。发光元件103接收到序列电脉冲信号，并将其转换成光脉冲信号，随后将光脉冲信号以可见光的形式发送至电气设备20的光电接收单元203。光电接收单元203接收来自移动终端10的闪光单元103的光脉冲信号之后，将其再次转换成序列电脉冲信号，并发送给电气设备20的数据解调单元202。数据解调单元202将接收到的序列电脉冲信号进行解调，将其转换为可由电气设备20的主控单元201处理的数据。

电气设备20的主控单元201对数据进行处理，将经过处理的数据发送至数据调制单元205，数据调制单元205再次将数据转换成序列电信号，并发送至背光组件204。背光组件204将序列电信号转换成光脉冲信号，并发送至移动终端10的外置光电接收单元104。外置光电接收单元104将接收到的光脉冲信号转换成序列电脉冲信号，由数据解调单元105接收。数据解调单元105再次将接收的序列电脉冲信号转换成数据，发送至主控单元101进行后续处理。

下面，分别参见图3和图4来描述移动终端和电气设备的数据通讯流程图。

参见图3，移动终端的主控单元在手机应用程序的控制下根据用户的指令发出获取数据的命令至数据调制单元，数据调制单元将该数据命令转换成序列电脉冲信号。序列电脉冲信号被发送至发光元件，驱动本实施例中的手机闪光灯进行闪光，从而将序列电脉冲信号转换为可见光脉冲信号发出。

手机通过外置光电接收单元接收从电气设备发出的可见光信号，并转换成序列电信号，并经过手机的数据解调单元把接收到的电信号转换成数据。此时，若数据接收成功，则手机对数据进行进一步操作；若数据接收失败，则重新开始上述过程，直到成功接收数据为止。

参见图4，首先电气设备进行初始化。然后，电气设备通过光电接收单元接收来自移动终端的可见光信号，并把光信号转换成电信号。电气设备的解调单元将电信号转换成数据。此时，电气设备的主控单元对接收的数据进行处理，将其解析成相应指令，根据指令进行相应的功能操作。进一步地，主控单元根据相应指令把需要发送的数据发送给数据调制单元，数据调制单元将数据转换成序列电脉冲信号。然后，背光组件(比如显示器背光或LED指示灯)把序列电脉冲信号转换成光信号，并发送给移动终端。

下面参见图5来描述本发明的一个实施例。在该实施例中，电气设备20是显示器的形式，移动终端10是智能手机的形式。显示器的背光充当背光组件204。在显示器的面板上安装有光电接收单元203。另一方面，在智能手机10侧，外置光电接收单元插入手机耳机插孔中，用于接收显示器的背光发出的光脉冲信号，并将其转换成电信号。在图5中，L1代表手机闪灯向显示器发送光信号，L2代表显示器背光向手机发送光信号。

在操作时，首先，用户通过智能手机中的应用程序输入命令，手机中的主控单元响应于该命令将用户要传输到电气设备的数据发出至数据调制单元，数据调制单元将该数据转换成序列电信号。接着，如图5所示的发光元件103将序列电信号转换成光脉冲信号，在该实施例中，发光元件是位于手机背面的闪光灯。

位于显示器面板上的光电接收单元接收来自手机的闪光灯的光脉冲信号，并将其转换成序列电脉冲信号，然后序列电脉冲信号经过显示器内部的数据解调单元被转换成数据，这些数据在显示器的主控单元中进行处理，被解析成指令，然后主控单元根据解析的指令把需要发送的数据传送到显示器的数据调制单元。经过该数据调制单元的调制，数据被转换成序列电信号，并且进一步经由显示器背光的处理，序列电信号被转换成光信号，通过背光照射发送给手机的外置光电接收单元，如图5所示。接着，外置光电接收单元将接收的光信号转换成电信号，并发送给手机内部的数据解调单元。手机内部的数据解调单元将电信号转换成数据，发送给手机的主控单元，进行后续操作。

下面参见图6描述根据本发明的另一实施例。图6所述实施例与图5所述实施例类似，不同之处仅在于，图6的电气设备的背光组件是LED指示灯的形式。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

Claims (20)

1.一种利用可见光实现移动终端和电气设备之间的双向数据通讯的系统，包括移动终端和电气设备，其中，

移动终端包括发光元件，通过控制发光元件将经过调制和解调的数据以可见光的形式发送至电气设备，并接收经过电气设备处理的数据。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述移动终端是智能手机或平板电脑。

3.如权利要求1所述的系统，其中，所述移动终端的发光元件是闪光灯。

4.如权利要求1所述的系统，其中，通过移动终端中的软件实现对数据的调制和解调。

5.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，

移动终端包括：

移动终端主控单元，用于响应用户要传输到电气设备的数据发出指令至移动终端数据调制单元；

移动终端数据调制单元，用于响应于主控单元的指令对数据进行调制以产生并输出第一序列电脉冲信号；

发光元件，用于把从数据调制单元传输的第一序列电脉冲信号转换成第一光脉冲信号，并将第一光脉冲信号发送至电气设备；

外置光电接收单元，用于把从电气设备发出的第二光脉冲信号转化成移动终端序列电脉冲信号；

移动终端数据解调单元，用于把从外置光电接收单元传输的移动终端序列电脉冲信号转换成数据，这些数据又被传输到移动终端主控单元进行后续操作；

电气设备包括：

电气设备光电接收单元，用于接收从移动终端发出的第一光脉冲信号，并把第一光脉冲信号转换成电气设备序列电脉冲信号；

电气设备数据解调单元，用于把从电气设备光电接收单元传输的电气设备序列电脉冲信号转换成数据；

电气设备主控单元，用于对由电气设备数据解调单元传输的数据进行处理；

电气设备数据调制单元，用于由电气设备主控单元处理的数据进行调制以产生并输出第二序列电脉冲信号；

背光组件，用于把从电气设备数据调制单元传输的第二序列电脉冲信号转换成第二光脉冲信号，并将第二光脉冲信号发送至移动终端。

6.一种利用可见光实现移动终端和电气设备之间的双向数据通讯的方法，包括：利用移动终端通过控制移动终端的发光元件将经过调制和解调的数据以可见光的形式发送至电气设备，并接收经过电气设备处理的数据。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述移动终端是智能手机或平板电脑。

8.如权利要求6所述的方法，其中，所述移动终端的发光元件是闪光灯。

9.如权利要求6所述的方法，其中，通过移动终端中的软件实现对数据的调制和解调。

10.如权利要求6至9中任一项所述的方法，其中，该方法包括：

使用移动终端主控单元响应于用户要传输到电气设备的数据发出指令至移动终端的数据调制单元；

使用移动终端数据调制单元响应于主控单元的指令对数据进行调制以产生并输出第一序列电脉冲信号；

使用移动终端发光元件把从数据调制单元传输的第一序列电脉冲信号转换成第一光脉冲信号，并将第一光脉冲信号发送至电气设备；

使用电气设备光电接收单元接收从移动终端发出的第一光脉冲信号，并把光脉冲信号转换成电气设备序列电脉冲信号；

使用电气设备数据解调单元把从光电接收单元传输的电气设备序列电脉冲信号转换成数据；

利用电气设备主控单元对由电气设备的数据解调单元传输的数据进行处理；

利用电气设备数据调制单元对经过处理的数据进行调制以产生并输出第二序列电脉冲信号；

利用背光组件把从电气设备数据调制单元传输的第二序列电脉冲信号转换成第二光脉冲信号，并将第二光脉冲信号发送至移动终端；

利用外置光电接收单元把从电气设备发出的第二光脉冲信号转化成移动终端序列电脉冲信号；以及

移动终端数据解调单元把从外置光电接收单元传输的移动终端序列电脉冲信号转换成数据，这些数据又被传输到移动终端主控单元进行后续操作。

11.一种移动终端，包括发光元件，其中，该移动终端通过控制发光元件将经过调制和解调的数据以可见光的形式发送至电气设备，并接收来自电气设备的数据。

12.如权利要求11所述的移动终端，其中，该移动终端是智能手机或平板电脑。

13.如权利要求11所述的移动终端，其中，该移动终端的发光元件是闪光灯。

14.如权利要求11所述的移动终端，其中，通过移动终端中的软件实现对数据的调制和解调。

15.如权利要求11至14中任一项所述的移动终端，包括：

主控单元，用于响应用户要传输到电气设备的数据发出指令至数据调制单元；

数据调制单元，用于响应主控单元的指令对数据进行调制以产生并输出序列电脉冲信号；

发光元件，用于把从数据调制单元传输的序列电脉冲信号转换成光脉冲信号，并将光脉冲信号发送至电气设备；

外置光电接收单元，用于把从电气设备发出的光脉冲信号转化成序列电脉冲信号；以及

数据解调单元，用于把从外置光电接收模拟传输的序列电脉冲信号转换成数据，这些数据又被传输到移动终端主控单元进行后续操作。

16.一种电气设备，其中，该电气设备接收来自移动终端发光元件的以可见光形式传送的被调制和解调数据，并进行处理后将处理过的数据传送回移动终端。

17.如权利要求16所述的电气设备，其中，该移动终端是智能手机或平板电脑。

18.如权利要求16所述的电气设备，其中，该移动终端的发光元件是闪光灯。

19.如权利要求16所述的电气设备，其中，通过移动终端中的软件实现对数据的调制和解调。

20.如权利要求16至19中任一项所述的电气设备，包括：

光电接收单元，用于接收从移动终端发出的光脉冲信号，并把光脉冲信号转换成序列电脉冲信号；

数据解调单元，用于把从光电接收单元传输的序列电脉冲信号转换成数据；

主控单元，用于处理数据解调单元传输的数据；

数据调制单元，用于对经过主控单元处理的数据进行调制以产生并输出序列电脉冲信号；

背光组件，用于把从数据调制单元传输的序列电脉冲信号转换成光脉冲信号，并将光脉冲信号发送至移动终端。