CN111107533A - 蓝牙分布式设备充电方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蓝牙分布式设备充电方法及系统，其包括蓝牙网关、网管、RJ45接头、双绞线、充电开关、以及蓝牙信标；RJ45接头，其供电接口对蓝牙信标的电池进行分时供电；蓝牙网关，通过双绞线与对应的RJ45接头连接所有蓝牙信标；记录所有蓝牙信标的MAC地址，通过指令要求蓝牙信标检测自身电池电量，并通过无线网格网络将蓝牙信标的电池电量传回蓝牙网关，蓝牙网关将电池电量上传网管做集中管理；本发明设计合理、结构紧凑且使用方便。

Description

蓝牙分布式设备充电方法及系统
技术领域
本发明涉及蓝牙分布式设备充电方法及系统。
背景技术
为了能够随时随地获取信息，分布式无线网络正变得越来越重要。蓝牙技术是一种低功耗、短距离的无线通信全球规范，可以很方便地实现低带宽的无线连接，对物联网等应用也有很大帮助。但蓝牙技术的低功耗也带来信号传输距离短的问题，因此需要采用大量的蓝牙设备对服务区域进行覆盖。虽然蓝牙芯片功耗低，但如果需要提高服务体验，增大服务半径，降低成本，则蓝牙芯片需要增大发射功率并缩短发射周期。这会带来耗电的增加，如果采用电池，则电池寿命会缩短；如果采用供电线路，一方面针对大量蓝牙设备，供电线路不好设计，而且电源一直供电也会造成电力资源的浪费。
另外，由于蓝牙成本低，目前已经有大量的蓝牙设备部署在商业环境里，包括一些物联网应用和传感器应用等。这些蓝牙设备不能得到很好的监控，且数据也不方便集中管理并利用，造成资源的极大浪费。
iBeacon广播技术是苹果公司发布的移动设备用OS(iOS7)上配备的新功能。其工作方式是，配备有低功耗蓝牙(BLE)通信功能的设备使用BLE技术向周围发送自己特有的ID，接收到该ID的应用软件会根据该ID采取一些行动。
发明内容
本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种蓝牙分布式设备充电方法及系统。通过蓝牙网关集中管理分散的蓝牙分布式设备，通过网线对大量的蓝牙信标进行分时供电，以低成本方式覆盖室内大面积区域，实现长时间的蓝牙定位和低速物联通信。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种蓝牙分布式设备充电系统，包括蓝牙网关、网管、RJ45接头、双绞线、充电开关、以及蓝牙信标；
RJ45接头，其供电接口对蓝牙信标的电池进行分时供电；
蓝牙网关，通过双绞线与对应的RJ45接头连接所有蓝牙信标；记录所有蓝牙信标的MAC地址，通过指令要求蓝牙信标检测自身电池电量，并通过无线网格网络将蓝牙信标的电池电量传回蓝牙网关，蓝牙网关将电池电量上传网管做集中管理；
网管，要求蓝牙网关发送指令，通知各个蓝牙信标上报自身的电池电量；网管接收蓝牙网关上传的电量信息，计算并跟踪每个蓝牙信标的电池剩余电量与耗电量，得到电池预计用电剩余时间，将电池用电剩余时间与设定剩余用电时间阈值比较，对各蓝牙信标的充电时间进行调度，通过指令要求低于设定剩余用电时间阈值的蓝牙信标控制自己的充电开关闭合，通过RJ45接头实现对该蓝牙信标充电，以满足所有蓝牙信标的电池都能满足蓝牙信标工作的要求电量。
作为并列方案，网管，计算并跟踪每个蓝牙信标的电池剩余电量，将电池剩余电量与设定剩余电量阈值比较，对各蓝牙信标的充电时间进行调度，通过指令要求低于设定剩余电量阈值的蓝牙信标控制自己的充电开关闭合，通过RJ45接头实现对该蓝牙信标充电，以满足所有蓝牙信标的电池都能满足蓝牙信标工作的要求电量。
作为上述技术方案的进一步改进：
蓝牙信标提供下行定位以及低速蓝牙物联的服务。
双绞线，一分若干接头将蓝牙信标逐级并接；
当蓝牙信标的电池剩余电量或电池预计用电剩余时间高于设定阈值，的蓝牙信标控制自己的充电开关断开；
蓝牙信标通过无线网格网络进行数据通信；
电池电量为A，假设仅用于下行定位的耗电为B，通过蓝牙室内天线系统分时为各个信标的电池充电，相邻两个蓝牙信标的间隔为E，则其间的双绞线的电阻＝D*E＝F；
假设充电开关产生漏电流G，则每经过一个蓝牙信标的压降达到H；
第n个蓝牙信标的充电电流达到(A-G*H*Sm)/(H*n)＝A/Hn-G*(n+1)/2，单位mA，其中n为自然数，m取值从1到n。
网关通过无线网格网络实现设备控制及物联通信，在蓝牙网关为蓝牙信标保证供电的前提下，蓝牙信标通过发射iBeacon广播提供下行定位服务，同时接收低速蓝牙物联信息，并通过无线网格网络回传给蓝牙网关，并上传给网管，完成物联服务。
当蓝牙信标设定一低电池电量阈值，当自检电池电量低于该阈值时，蓝牙信标主动通过无线网格网络向蓝牙网关发送充电请求，并在蓝牙网关回应请求允许充电的前提下，打开自身的充电开关，由蓝牙网关对其电池进行充电。
一种蓝牙分布式设备充电方法，基于蓝牙分布式设备充电系统；该方法包括以下步骤；
首先，网管要求蓝牙网关发送指令，通知各个蓝牙信标上报自身的电池电量；然后，网管接收蓝牙网关上传的电量信息，计算并跟踪每个蓝牙信标的电池剩余电量将设定阈值比较，对各蓝牙信标的充电时间进行调度，通过指令要求低于设定阈值的蓝牙信标控制自己的充电开关闭合，通过RJ45接头实现对该蓝牙信标充电，以满足所有蓝牙信标的电池都能满足蓝牙信标工作的要求电量。
一种蓝牙分布式设备充电方法，基于蓝牙分布式设备充电系统；该方法包括以下步骤；
首先，网管要求蓝牙网关发送指令，通知各个蓝牙信标上报自身的电池电量；然后，网管接收蓝牙网关上传的电量信息，计算并跟踪每个蓝牙信标的电池剩余电量与耗电量，得到电池预计用电剩余时间；其次，将电池用电剩余时间与设定剩余用电时间阈值比较，对各蓝牙信标的充电时间进行调度，通过指令要求低于设定剩余用电时间阈值的蓝牙信标控制自己的充电开关闭合，通过RJ45接头实现对该蓝牙信标充电，以满足所有蓝牙信标的电池都能满足蓝牙信标工作的要求电量。
本发明通过分时方式对蓝牙室内天线系统的各个蓝牙信标进行充电，从而保证系统永久有电，持续提供下行定位和低速物联服务；本发明网管自动管理蓝牙信标的电池电量，及时充电，可以做到免维护；本发明通过低廉的双绞线就可以覆盖半径700～1000米，保证了低成本。
本发明通过蓝牙网关集中管理分散的蓝牙分布式设备，实现数据集中管理的同时，通过分时充电方式降低为大量蓝牙设备供电的难度，延长蓝牙设备的使用时间甚至可以一直服务到设备物理损坏，从而以一种低成本、免维护的方式提供下行蓝牙定位以及低速物联通信。本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。
附图说明
图1是本发明的系统示意图。
图2是本发明蓝牙信标序号与其充电电流大小的关系图。
具体实施方式
本发明方法通过如下步骤实现：
基于蓝牙分布式设备充电系统，该系统包括蓝牙网关、网管、RJ45接头、双绞线、充电开关、以及蓝牙信标；
蓝牙网关通过对应的RJ45接头、双绞线连接所有蓝牙信标，RJ45接头的供电接口对蓝牙信标的电池进行分时供电，RJ45接头的通信接口与蓝牙信标通信连接；
蓝牙网关记录所有蓝牙信标的MAC地址，通过指令要求蓝牙信标检测自身电池电量，并通过MESH网(无线网格网络)将蓝牙信标的电池电量传回蓝牙网关，蓝牙网关将电池电量上传网管做集中管理；
网管计算并跟踪每个蓝牙信标的电池剩余电量与耗电量，得到电池预计用电剩余时间，将电池用电剩余时间与设定剩余用电时间阈值比较，对各蓝牙信标的充电时间进行调度，通过指令要求低于设定剩余用电时间阈值的蓝牙信标控制自己的充电开关闭合，通过RJ45接头实现对该蓝牙信标充电，保证所有蓝牙信标的电池都能满足蓝牙信标工作的要求电量。
通过执行上述步骤，蓝牙网关可以保证所有蓝牙信标的电池随时都保持有电状态，蓝牙信标可以长时间使用，提供下行定位以及低速蓝牙物联的服务。
实施例一：参见蓝牙室内天线系统的系统示意图，蓝牙网关与网管系统相连，并通过RJ45接头连接所有蓝牙信标，通过网线一分二接头，可以将所有蓝牙信标逐级并接。通过利用双绞线的部分接口，可以为所有蓝牙信标充电。但是同时为所有蓝牙信标供电或充电，则蓝牙网关很难提供这么大的电力，或导致能够连接到这个双绞线线路上的蓝牙信标数量有限，充电距离也会受限。
通过分时供电的方式，通过蓝牙室内天线系统就可以给更多的蓝牙信标充电，并保证所有蓝牙信标能够正常工作。一般用于下行定位的蓝牙信标电池可以保证蓝牙信标工作3～5年，在蓝牙信标同时支持下行定位以及低速蓝牙物联服务，并在需要时通过MESH网(无线网格网络)完成必须的数据通信的前提下(一般通信不频繁)，蓝牙信标电池可以保证蓝牙信标正常2年。
以4000mAh的电池为例，假设仅用于下行定位的耗电为0.15mA，则电池可以使用三年。通过蓝牙室内天线系统可以分时为各个信标的电池充电，为了保证蓝牙通信正常，考虑两个蓝牙信标的间隔为5米，则其间的双绞线的电阻＝0.175*5＝0.875欧姆。假设充电开关产生漏电流0.1mA，则每经过一个蓝牙信标的压降达到0.0875mV。蓝牙网关的供电压为9V，为了给电池充电，电压需要高于5V，因此第n个蓝牙信标的充电电流可以达到(4000–0.1*0.875*Σm)/(0.875*n)＝4000/0.875n–0.1*(n+1)/2，单位mA，其中n为自然数，m取值从1到n。下图为蓝牙信标序号与其充电电流大小的关系图。第200个蓝牙信标的充电电流可以达到2.7mA，可以维持信标正常工作，并在70天后给该蓝牙信标的4000mAh的电池充满电。通过分时方式为所有蓝牙信标的电池充电，为了保证在1年半内将所有蓝牙信标的电池充满，该线路只能安装140个蓝牙信标，总充电用时为477天。第140个蓝牙信标的充电电流根据前述计算公式，得到结果为不小于18mA。
上述计算采用的是所有蓝牙信标通过5米双绞线一直连下去的情况，如果采用并行多个线路的方式，则可以避免漏电流叠加，造成压降过快的影响，从而实现更多蓝牙信标通过双绞线实现分时充电，并保证永久工作。
通过本发明的方法，用一个蓝牙网关可以覆盖半径＝5*140＝700米的区域。而每一个蓝牙信标的平均工作电流可以保证不小于0.3mA，除下行定位以外，也可以提供部分低速物联服务。这一效果与电池容量没有关系，降低电池容量也能满足上述服务要求，因此时电池充满电所用的时间更短。
如果将蓝牙信标间距拉长到10米，则覆盖区域半径可以扩大到1000米，单条级联双绞线可以支持100个蓝牙信标，末级充电电流不小于12mA，充满所有蓝牙信标的电池需要495天。实施例二：网关通过MESH网实现设备控制及物联通信。在蓝牙网关为蓝牙信标保证供电的前提下，蓝牙信标可以发射iBeacon广播，以提供下行定位服务；同时也可以接收低速蓝牙物联信息，并通过MESH网回传给蓝牙网关，并上传给网管，完成物联服务。
蓝牙信标可以设定一个低电池电量阈值，当自检电池电量低于该阈值时，蓝牙信标主动通过MESH网向蓝牙网关发送充电请求，并在蓝牙网关回应请求允许充电的前提下，打开自身的充电开关，由蓝牙网关对其电池进行充电。
网管可以要求蓝牙网关发送指令，通知各个蓝牙信标上报自身的电池电量，通过在网管处集中管理各个蓝牙信标的电池电量，从而更有效地对每个蓝牙信标进行充电，保证系统正常运行。

Claims (7)

1.一种蓝牙分布式设备充电方法，其特征在于:基于蓝牙分布式设备充电系统；该方法包括以下步骤；
首先，网管要求蓝牙网关发送指令，通知各个蓝牙信标上报自身的电池电量；然后，网管接收蓝牙网关上传的电量信息，计算并跟踪每个蓝牙信标的电池剩余电量将设定阈值比较，对各蓝牙信标的充电时间进行调度，通过指令要求低于设定阈值的蓝牙信标控制自己的充电开关闭合，通过RJ45接头实现对该蓝牙信标充电，以满足所有蓝牙信标的电池都能满足蓝牙信标工作的要求电量。
2.一种蓝牙分布式设备充电方法，其特征在于:基于蓝牙分布式设备充电系统；该方法包括以下步骤；
首先，网管要求蓝牙网关发送指令，通知各个蓝牙信标上报自身的电池电量；然后，网管接收蓝牙网关上传的电量信息，计算并跟踪每个蓝牙信标的电池剩余电量与耗电量，得到电池预计用电剩余时间；其次，将电池用电剩余时间与设定剩余用电时间阈值比较，对各蓝牙信标的充电时间进行调度，通过指令要求低于设定剩余用电时间阈值的蓝牙信标控制自己的充电开关闭合，通过RJ45接头实现对该蓝牙信标充电，以满足所有蓝牙信标的电池都能满足蓝牙信标工作的要求电量。
3.一种蓝牙分布式设备充电系统，其特征在于：包括蓝牙网关、网管、RJ45接头、双绞线、充电开关、以及蓝牙信标；
RJ45接头，其供电接口对蓝牙信标的电池进行分时供电；
蓝牙网关，通过双绞线与对应的RJ45接头连接所有蓝牙信标；记录所有蓝牙信标的MAC地址，通过指令要求蓝牙信标检测自身电池电量，并通过无线网格网络将蓝牙信标的电池电量传回蓝牙网关，蓝牙网关将电池电量上传网管做集中管理；
网管，要求蓝牙网关发送指令，通知各个蓝牙信标上报自身的电池电量；网管接收蓝牙网关上传的电量信息。
4.根据权利要求3所述的蓝牙分布式设备充电系统，其特征在于:网管，计算并跟踪每个蓝牙信标的电池剩余电量，将电池剩余电量与设定剩余电量阈值比较，对各蓝牙信标的充电时间进行调度，通过指令要求低于设定剩余电量阈值的蓝牙信标控制自己的充电开关闭合，通过RJ45接头实现对该蓝牙信标充电，以满足所有蓝牙信标的电池都能满足蓝牙信标工作的要求电量；
或网管，计算并跟踪每个蓝牙信标的电池剩余电量与耗电量，得到电池预计用电剩余时间，将电池用电剩余时间与设定剩余用电时间阈值比较，对各蓝牙信标的充电时间进行调度，通过指令要求低于设定剩余用电时间阈值的蓝牙信标控制自己的充电开关闭合，通过RJ45接头实现对该蓝牙信标充电，以满足所有蓝牙信标的电池都能满足蓝牙信标工作的要求电量。
5.根据权利要求3所述的蓝牙分布式设备充电系统，其特征在于:蓝牙信标提供下行定位以及低速蓝牙物联的服务；
双绞线，一分若干接头将蓝牙信标逐级并接；
当蓝牙信标的电池剩余电量或电池预计用电剩余时间高于设定阈值，的蓝牙信标控制自己的充电开关断开；
蓝牙信标通过无线网格网络进行数据通信；
电池电量为A，假设仅用于下行定位的耗电为B，通过蓝牙室内天线系统分时为各个信标的电池充电，相邻两个蓝牙信标的间隔为E，则其间的双绞线的电阻＝D*E＝F；
假设充电开关产生漏电流G，则每经过一个蓝牙信标的压降达到H；
第n个蓝牙信标的充电电流达到(A–G*H*Σm)/(H*n)＝A/Hn–G*(n+1)/2，单位mA，其中n为自然数，m取值从1到n。
6.根据权利要求5所述的蓝牙分布式设备充电系统，其特征在于:
网关通过无线网格网络实现设备控制及物联通信,在蓝牙网关为蓝牙信标保证供电的前提下，蓝牙信标通过发射iBeacon广播提供下行定位服务，同时接收低速蓝牙物联信息，并通过无线网格网络回传给蓝牙网关，并上传给网管，完成物联服务。
7.根据权利要求6所述的蓝牙分布式设备充电系统，其特征在于:当蓝牙信标设定一低电池电量阈值，当自检电池电量低于该阈值时，蓝牙信标主动通过无线网格网络向蓝牙网关发送充电请求，并在蓝牙网关回应请求允许充电的前提下，打开自身的充电开关，由蓝牙网关对其电池进行充电。
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