CN113655399A - 一种智能感知终端电池功耗寿命检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能感知终端电池功耗寿命检测方法及系统，本发明智能感知终端电池功耗寿命检测方法包括：检测获取智能感知终端的电池总容量值Wb；分别检测智能感知终端在工作模式下的正常工作功率值P1、在休眠模式下的休眠模式功率值P2，基于正常工作功率值P1、休眠模式功率值P2计算检测智能感知终端在每个工作周期T内的总消耗电量Wh；基于电池总容量值Wb、每个工作周期T内的总消耗电量Wh计算出智能感知终端的电池功耗寿命值y。本发明能够针对具有工作状态和休眠状态两种状态的智能感知终端实现准确的电池功耗寿命检测，具有实施方便快捷，检测准确度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电力工程，具体涉及一种智能感知终端电池功耗寿命检测装置及其应用方法。
背景技术
目前包括智能感知终端在内的绝大多数物联网的终端设备都需要使用电池供电，为了尽可能延长续航时间，这些设备都配备了各种超低功耗睡眠模式和完善的功耗限定装置。物联网设备的操作时间通常很短，会不定时发生电流值的快速跳变，而且情形较复杂，涉及多种运行模式。使用传统测试仪器已很难捕获此类复杂情况下的电流、电压、功率等功耗测试参数。现在，有关物联网设备能量测量模型按用途分为3类:分析模型、仿真模型、应用模型。在实际应用中以应用模型为主，应用模型主要体现在以下两方面：(1)软件测量方案，如SPOT和DUTTA，在应用程序中插入功耗测量代码并进行评估。(2)物理接触式测量方案，通过高精度专用电流表对电路板整体功耗进行测量。但是，软件测量方案在应用程序中插入功耗测量代码并进行评估。此方案容易受硬件的计算能力和软件的效率影响，增加了开发难度，且增加的代码测试导致了不必要的功耗增加。仪表测量方案对于测量设备有更高要求，设备选择具有局限性。
智能感知终端为智慧变电站的检测设备，在过程中，一般会按照指定的工作周期T在工作状态和休眠状态之间切换。电池功耗寿命评估是为了检测智能检测终端长期有效运行的时间长度，当下电气设备检测所用的智能传感器大多采用电池供电模式，由于电池供电寿命有限，工作状态和休眠状态下电流大小不同，损耗也不同，因此也加大了电池损耗测量的难度，且该项性能评估对于智能传感器至关重要，因此搭建合适的测试回路至关重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种智能感知终端电池功耗寿命检测方法及系统，本发明能够针对具有工作状态和休眠状态两种状态的智能感知终端实现准确的电池功耗寿命检测，具有实施方便快捷，检测准确度高的优点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种智能感知终端电池功耗寿命检测方法，包括：
1)检测获取智能感知终端的电池总容量值Wb；分别检测智能感知终端在工作模式下的正常工作功率值P1、在休眠模式下的休眠模式功率值P2，基于正常工作功率值P1、休眠模式功率值P2计算检测智能感知终端在每个工作周期T内的总消耗电量Wh；
2)基于电池总容量值Wb、每个工作周期T内的总消耗电量Wh计算出智能感知终端的电池功耗寿命值y。
可选地，步骤1)中检测获取智能感知终端的电池总容量值Wb的步骤包括：将智能感知终端运行在正常模式下，对智能感知终端的电池总容量进行持续老炼测试，并通过功率计接入智能感知终端的电池组检测电池组输出的瞬时功率，获取初始时刻t0开始后指定长度的时间段内的平均功率作为参考功率Pave，并在实时的瞬时功率低于参考功率Pave的指定大小的衰减范围时记录此时的时间为结束时间tm，并计算初始时刻t0～结束时间tm之间的瞬时功率曲线与时间轴的包络面积作为得到的智能感知终端的电池总容量值Wb。
可选地，所述对智能感知终端的电池总容量进行持续老炼测试时，还包括对智能感知终端的电池组进行环境温度控制的步骤，使得智能感知终端的电池组时钟处于恒温环境。
可选地，步骤1)中检测智能感知终端在工作模式下的正常工作功率值P1的步骤包括：将智能感知终端运行在正常模式下，通过功率计接入智能感知终端的电池组检测电池组输出的瞬时功率，并计算指定长度的时间段内的平均功率作为智能感知终端在工作模式下的正常工作功率值P1。
可选地，步骤1)中检测智能感知终端在休眠模式下的休眠模式功率值P2的步骤包括：将智能感知终端运行在休眠模式下，通过功率计接入智能感知终端的电池组检测电池组输出的瞬时功率，并计算指定长度的时间段内的平均功率作为智能感知终端在休眠模式下的休眠模式功率值P2。
可选地，步骤1)中计算检测智能感知终端在每个工作周期T内的总消耗电量Wh的计算函数表达式为：
Wh＝(P1+P2)×T
上式中，P1为智能感知终端在工作模式下的正常工作功率值，P2为智能感知终端在休眠模式下的休眠模式功率值，T为智能感知终端的工作周期。
可选地，步骤1)中智能感知终端的电池功耗寿命值y的计算函数表达式为：
y＝Wb/Wh×T
上式中，Wb为智能感知终端的电池总容量值，Wh为智能感知终端在每个工作周期T内的总消耗电量，T为智能感知终端的工作周期。
此外，本发明还提供一种智能感知终端电池功耗寿命检测系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行所述智能感知终端电池功耗寿命检测方法的步骤。
可选地，还包括环境温度传感器、电池温度传感器、功率计和温控风扇，所述环境温度传感器、电池温度传感器、功率计的输出端分别通过采集模块与微处理器相连，所述温控风扇的控制端与微处理器相连。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行所述智能感知终端电池功耗寿命检测方法的计算机程序。
和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明智能感知终端电池功耗寿命检测方法包括：检测获取智能感知终端的电池总容量值Wb；分别检测智能感知终端在工作模式下的正常工作功率值P1、在休眠模式下的休眠模式功率值P2，基于正常工作功率值P1、休眠模式功率值P2计算检测智能感知终端在每个工作周期T内的总消耗电量Wh；基于电池总容量值Wb、每个工作周期T内的总消耗电量Wh计算出智能感知终端的电池功耗寿命值y。本发明能够针对具有工作状态和休眠状态两种状态的智能感知终端实现准确的电池功耗寿命检测，具有实施方便快捷，检测准确度高的优点。
附图说明
图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
图2为本发明实施例中测量电池总容量值Wb的原理示意图。
图3为本发明实施例中测量系统的部分部件的外部组装形态结构示意图。
图4为本发明实施例中接触式功率测量原理示意图。
图5为本发明实施例中系统的主要结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例智能感知终端电池功耗寿命检测方法包括：
1)检测获取智能感知终端的电池总容量值Wb；分别检测智能感知终端在工作模式下的正常工作功率值P1、在休眠模式下的休眠模式功率值P2，基于正常工作功率值P1、休眠模式功率值P2计算检测智能感知终端在每个工作周期T内的总消耗电量Wh；
2)基于电池总容量值Wb、每个工作周期T内的总消耗电量Wh计算出智能感知终端的电池功耗寿命值y。
本实施例中，步骤1)中检测获取智能感知终端的电池总容量值Wb的步骤包括：将智能感知终端运行在正常模式下，对智能感知终端的电池总容量进行持续老炼测试，并通过功率计接入智能感知终端的电池组检测电池组输出的瞬时功率，获取初始时刻t0开始后指定长度的时间段(例如本实施例中为15分钟)内的平均功率作为参考功率Pave，并在实时的瞬时功率低于参考功率Pave的指定大小的衰减范围(例如本实施例中3dB)时记录此时的时间为结束时间tm，并计算初始时刻t0～结束时间tm之间的瞬时功率曲线与时间轴的包络面积作为得到的智能感知终端的电池总容量值Wb，如图2所示。通过功率计接入智能感知终端的电池组时，在待测厂家配合下，拆开智能检测终端表面一些必要的封装，从电池组引出测量线，测量线引入功率计。
此外，为了削弱持续工作温升带来的老练加剧，本实施例中对智能感知终端的电池总容量进行持续老炼测试时，还包括对智能感知终端的电池组进行环境温度控制的步骤，使得智能感知终端的电池组时钟处于恒温环境。例如作为一种可选的实施方式，可以将通过温度传感器检测得到的电池温度、环境温度之间的差值通过PID控制算法来生成风扇转速的控制指令，从而控制可变速风扇的转速来使得智能感知终端的电池组时钟处于恒温环境。
本实施例中，步骤1)中检测智能感知终端在工作模式下的正常工作功率值P1的步骤包括：将智能感知终端运行在正常模式下，通过功率计接入智能感知终端的电池组检测电池组输出的瞬时功率，并计算指定长度的时间段(例如本实施例中为15分钟)内的平均功率作为智能感知终端在工作模式下的正常工作功率值P1。
本实施例中，步骤1)中检测智能感知终端在休眠模式下的休眠模式功率值P2的步骤包括：将智能感知终端运行在休眠模式下，通过功率计接入智能感知终端的电池组检测电池组输出的瞬时功率，并计算指定长度的时间段(例如本实施例中为15分钟)内的平均功率作为智能感知终端在休眠模式下的休眠模式功率值P2。
本实施例中，步骤1)中计算检测智能感知终端在每个工作周期T内的总消耗电量Wh的计算函数表达式为：
Wh＝(P1+P2)×T
上式中，P1为智能感知终端在工作模式下的正常工作功率值，P2为智能感知终端在休眠模式下的休眠模式功率值，T为智能感知终端的工作周期。
本实施例中，步骤1)中智能感知终端的电池功耗寿命值y的计算函数表达式为：
y＝Wb/Wh×T
上式中，Wb为智能感知终端的电池总容量值，Wh为智能感知终端在每个工作周期T内的总消耗电量，T为智能感知终端的工作周期。
综上所述，智能传感器是由电池供电，但现有缺乏对于电池功耗的评估的方法，本实施例的智能感知终端电池功耗寿命检测方法提供了一种智能传感器电池功耗的评估测试回路和测试方案，有利于精准规划不同工况下电池寿命使用周期；防止电池寿命已尽被误认为传感器仍在运行。
此外，本实施例还提供一种智能感知终端电池功耗寿命检测系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行前述智能感知终端电池功耗寿命检测方法的步骤。参见图3，本实施例中还包括环境温度传感器(图中未绘出)、电池温度传感器(图中未绘出)、功率计(参见图中a)和温控风扇(参见图中b)，环境温度传感器、电池温度传感器、功率计的输出端分别通过采集模块与微处理器(图中未绘出)相连，所述温控风扇的控制端与微处理器相连，图中c表示智能感知终端。
本实施例中，功率计采用接触式的功率测量。一种测量的其原理如图4所示，本质上是利用电源(智能感知终端电池)、低功耗物联网设备电路板(智能感知终端的电路板)之间的高精密的采样电阻进行分压，通过示波器获取窜入电路中采样电阻上的电压，并计算出电路实际消耗电流。根据欧姆定律计算出对应工作电流的大小。该方案主要利用示波器的高响应特性来测量响应速度较快的硬件组件在不同工作模式下的电流，如无线模块与传感器的瞬时工作电流。该方案适用于大电流、响应速度快的场合，但是分辨率较低，不适合微安级别的电流测量。另一种方法为电流表测量设备待机时消耗的电流。该方案用来测量设备在休眠模式下的工作电流，精度较高，但实时性比较差，很难对无线模块和传感器的实际工作电流实现精确测量。电流表测量方案可以与示波器测量方案互补。为了对低功耗物联网设备的能耗进行测量和评估，在实际应用场合中，需要将上述两种方案结合使用。
本实施例智能感知终端电池功耗寿命检测系统的具备实现精准测量、自动分析和直观显示的功能，提高了物联网设备功耗测量实验的检测效率和准确度，其总体结构如图5所示。功率计采用霍尔电压电流传感器，它是一种模块化的有源电子传感器，用于将模拟电压、电流信号通过霍尔传感器输出为二次侧低电压信号。霍尔电压电流传感器将普通互感器与霍尔器件、电子电路有机结合起来，既有普通互感器测量范围宽的特点，又有电子电路反应速度快的优点，能完成对直流、不同频率的交流以及脉动电流的测量工作。利用霍尔原理制成的电压、电流传感器具有以下特点：电子式电流传感器没有铁磁饱和，传输频带宽，二次负荷容量小、尺寸小、重量轻、它尤其适应小容量的测试场合，对大容量系统扩展也非常方便。它还有一个很重要的特点，那就是一次侧和二次侧有电气隔离，这样可以保护二次设备和人身的安全。微处理器和存储器即为上位机中的部件，且上位机中运行上位机程序，用于执行本实施例中前述智能感知终端电池功耗寿命检测方法的步骤。
此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行前述智能感知终端电池功耗寿命检测方法的计算机程序。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种智能感知终端电池功耗寿命检测方法，其特征在于，包括：
1)检测获取智能感知终端的电池总容量值Wb；分别检测智能感知终端在工作模式下的正常工作功率值P1、在休眠模式下的休眠模式功率值P2，基于正常工作功率值P1、休眠模式功率值P2计算检测智能感知终端在每个工作周期T内的总消耗电量Wh；
2)基于电池总容量值Wb、每个工作周期T内的总消耗电量Wh计算出智能感知终端的电池功耗寿命值y。
2.根据权利要求1所述的智能感知终端电池功耗寿命检测方法，其特征在于，步骤1)中检测获取智能感知终端的电池总容量值Wb的步骤包括：将智能感知终端运行在正常模式下，对智能感知终端的电池总容量进行持续老炼测试，并通过功率计接入智能感知终端的电池组检测电池组输出的瞬时功率，获取初始时刻t0开始后指定长度的时间段内的平均功率作为参考功率Pave，并在实时的瞬时功率低于参考功率Pave的指定大小的衰减范围时记录此时的时间为结束时间tm，并计算初始时刻t0～结束时间tm之间的瞬时功率曲线与时间轴的包络面积作为得到的智能感知终端的电池总容量值Wb。
3.根据权利要求2所述的智能感知终端电池功耗寿命检测方法，其特征在于，所述对智能感知终端的电池总容量进行持续老炼测试时，还包括对智能感知终端的电池组进行环境温度控制的步骤，使得智能感知终端的电池组时钟处于恒温环境。
4.根据权利要求1所述的智能感知终端电池功耗寿命检测方法，其特征在于，步骤1)中检测智能感知终端在工作模式下的正常工作功率值P1的步骤包括：将智能感知终端运行在正常模式下，通过功率计接入智能感知终端的电池组检测电池组输出的瞬时功率，并计算指定长度的时间段内的平均功率作为智能感知终端在工作模式下的正常工作功率值P1。
5.根据权利要求1所述的智能感知终端电池功耗寿命检测方法，其特征在于，步骤1)中检测智能感知终端在休眠模式下的休眠模式功率值P2的步骤包括：将智能感知终端运行在休眠模式下，通过功率计接入智能感知终端的电池组检测电池组输出的瞬时功率，并计算指定长度的时间段内的平均功率作为智能感知终端在休眠模式下的休眠模式功率值P2。
6.根据权利要求1所述的智能感知终端电池功耗寿命检测方法，其特征在于，步骤1)中计算检测智能感知终端在每个工作周期T内的总消耗电量Wh的计算函数表达式为：
Wh＝(P1+P2)×T
上式中，P1为智能感知终端在工作模式下的正常工作功率值，P2为智能感知终端在休眠模式下的休眠模式功率值，T为智能感知终端的工作周期。
7.根据权利要求1所述的智能感知终端电池功耗寿命检测方法，其特征在于，步骤1)中智能感知终端的电池功耗寿命值y的计算函数表达式为：
y＝Wb/Wh×T
上式中，Wb为智能感知终端的电池总容量值，Wh为智能感知终端在每个工作周期T内的总消耗电量，T为智能感知终端的工作周期。
8.一种智能感知终端电池功耗寿命检测系统，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，该微处理器被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述智能感知终端电池功耗寿命检测方法的步骤。
9.根据权利要求8所述的智能感知终端电池功耗寿命检测系统，其特征在于，还包括环境温度传感器、电池温度传感器、功率计和温控风扇，所述环境温度传感器、电池温度传感器、功率计的输出端分别通过采集模块与微处理器相连，所述温控风扇的控制端与微处理器相连。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述智能感知终端电池功耗寿命检测方法的计算机程序。
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