CN113702834B - 一种应用于物联网设备电池剩余电量估算的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于物联网设备电池剩余电量估算的方法，首先对物联网设备的用电历史数据进行采集；根据采集到的物联网设备的用电历史数据，进行耗电事件的定义；对物联网设备的耗电事件的采集与分析计算，得到每种耗电事件的耗电比例；根据每种耗电事件的耗电比例以及该物联网设备发生的耗电事件次数，得到该物联网设备中的电池剩余电量。本发明是基于收集大量同种设备的用电历史数据，在后台进行自主学习和分析计算的方法，更加精确地提供今后新添加的同种设备的电池剩余电量，和更换了同型号新电池的设备的剩余电量的方法。整个过程快速、准确、高效、易实施、无需人工干预。

Description

一种应用于物联网设备电池剩余电量估算的方法

技术领域

本发明涉及电池剩余电量估算技术领域，具体为一种应用于物联网设备电池剩余电量估算的方法。

背景技术

在现有的物联网设备中，对于电池的剩余电量，主要是通过检测电池的电压，粗略估算电池剩余电量。这种方法的主要缺点是精确度不高，难以预测未来能使用的时间长短，尤其在剩余电量比例较小时，可能存在电池电量突然耗尽的情况，让管理人员措手不及。因此我们对此做出改进，提出一种应用于物联网设备电池剩余电量估算的方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种应用于物联网设备电池剩余电量估算的方法，包括以下几个步骤：

步骤1：对物联网设备的用电历史数据进行采集；

步骤2：根据采集到的物联网设备的用电历史数据，进行耗电事件的定义；

步骤3：对物联网设备的耗电事件的采集与分析计算，得到每种耗电事件的耗电比例；

步骤4：根据每种耗电事件的耗电比例以及该物联网设备发生的耗电事件次数，得到该物联网设备中的电池剩余电量。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的步骤1中对物联网设备的用电历史数据进行采集的方法是，利用网络系统将物联网设备的用电历史数据上传至后端的网络服务器内，通过对网络服务器内的用电历史数据进行调取，从而完成对物联网设备的用电历史数据的采集。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的步骤2中对耗电事件的定义的方法是，将物联网设备在工作过程中根据内部预设的工作逻辑进行的N种耗电动作进行定义，将N种耗电的动作分别记为耗电事件X₁、X₂、X₃......X_n；并把耗电事件X₁、X₂、X₃......X_n发生的次数分别记作 M₁、M₂、M₃......M_n；且同种耗电事件的电池消耗的电量相等。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中对分析计算得到每种耗电事件的耗电比例的方法是，当该物联网设备发生了多种、多次耗电事件后，电量耗尽时，我们通过网络收集耗电事件发生的次数，能获得一个方程：

M₁A₁+M₂A₂+M₃A₃+……+M_nA_n=100%

其中的 A₁、A₂、A₃......A_n代表X₁、X₂、X₃......X_n各耗电事件发生时消耗的电量占总电量的百分比，M₁、M₂、M₃......M_n则是各对应耗电事件发生的次数,100%表示新电池的总电量占比；

对 A₁、A₂、A₃......A_n的求解方法是，假设在城市中部署了足够多的该同类型的物联网设备，对该同类型的物联网设备的其他设备重复或同时进行上述耗电事件的采集工作，我们

就可以获得更多的与方程M₁A₁+M₂A₂+M₃A₃+……+M_nA_n=100%相同结构的方程，

若所有的耗电事件为 M 种，则最少我们采集 M 个物联网设备的耗电数据，获取M 个 M 元一次方程，联立就可求解，获得A₁、A₂、A₃......A_m未知数的解，

所得A₁、A₂、A₃......A_m的求解结果表示对应耗电事件每发生一次消耗的电池电量比例。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的步骤4中得到该物联网设备中的电池剩余电量的方法是，任取一个同型号的物联网设备，找到其在数据库中记录的X₁、X₂、X₃......X_n等耗电事件的发生次数分别为 M₁、M₂、M₃......M_n等，代入到方程：Y=100%-（M₁A₁+M₂A₂+M₃A₃+……+M_nA_n），得到该物联网设备中的电池剩余电量Y，其中 A₁、A₂、A₃......A_n代表X₁、X₂、X₃......X_n各耗电事件发生时消耗的电量占总电量的百分比。

本发明的有益效果是：

该种应用于物联网设备电池剩余电量估算的方法，首先对物联网设备的用电历史数据进行采集；根据采集到的物联网设备的用电历史数据，进行耗电事件的定义；对物联网设备的耗电事件的采集与分析计算，得到每种耗电事件的耗电比例；根据每种耗电事件的耗电比例以及该物联网设备发生的耗电事件次数，得到该物联网设备中的电池剩余电量。该方法是基于收集大量同种设备的用电历史数据，在后台进行自主学习和分析计算的方法，更加精确地提供今后新添加的同种设备的电池剩余电量，和更换了同型号新电池的设备的剩余电量的方法。整个过程快速、准确、高效、易实施、无需人工干预。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种应用于物联网设备电池剩余电量估算的方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1所示，本发明一种应用于物联网设备电池剩余电量估算的方法，包括以下几个步骤：

步骤1：对物联网设备的用电历史数据进行采集；

步骤2：根据采集到的物联网设备的用电历史数据，进行耗电事件的定义；

步骤3：对物联网设备的耗电事件的采集与分析计算，得到每种耗电事件的耗电比例；

步骤4：根据每种耗电事件的耗电比例以及该物联网设备发生的耗电事件次数，得到该物联网设备中的电池剩余电量。

所述的步骤1中对物联网设备的用电历史数据进行采集的方法是，利用网络系统将物联网设备的用电历史数据上传至后端的网络服务器内，通过对网络服务器内的用电历史数据进行调取，从而完成对物联网设备的用电历史数据的采集。

所述的步骤2中对耗电事件的定义的方法是，将物联网设备在工作过程中根据内部预设的工作逻辑进行的N种耗电动作进行定义，将N种耗电的动作记为分别记为耗电事件X₁、X₂、X₃......X_n；并把耗电事件X₁、X₂、X₃......X_n发生的次数分别记作 M₁、M₂、M₃......M_n；且同种耗电事件的电池消耗的电量相等。我们把每种耗电的动作，例如：闪灯一次、短鸣一声、长鸣一声、上传一个数据包等等，叫做某一种耗电事件，并要求这些事件发生时可以由该物联网设备记录下来。对于同一种耗电事件的定义，要求是发生动作时电池消耗的电量相等，否则就需要拆分成不同的耗电事件。例如：闪蓝灯一次和闪红灯一次，如果使用的闪灯器件耗电量相等，则我们可以合并这两种动作为一种耗电事件，统称“闪灯事件”或 X₁。但如果红灯选用的器件耗电量更大，蓝灯选用的器件耗电量相对较小，那么就必须将闪灯动作分成两种耗电事件，记作“闪蓝灯”X₁和“闪红灯”X₂。

所述步骤3中对分析计算得到每种耗电事件的耗电比例的方法是，当该物联网设备发生了多种、多次耗电事件后，电量耗尽时，我们通过网络收集耗电事件发生的次数，能获得一个方程：

M₁A₁+M₂A₂+M₃A₃+……+M_nA_n=100%

其中的 A₁、A₂、A₃......A_n代表X₁、X₂、X₃......X_n各耗电事件发生时消耗的电量占总电量的百分比，M₁、M₂、M₃......M_n则是各对应耗电事件发生的次数,100%表示新电池的总电量占比；

对 A₁、A₂、A₃......A_n的求解方法是，假设在城市中部署了足够多的该同类型的物联网设备，对该同类型的物联网设备的其他设备重复或同时进行上述耗电事件的采集工作，我们

就可以获得更多的与方程M₁A₁+M₂A₂+M₃A₃+……+M_nA_n=100%相同结构的方程，

若所有的耗电事件为 M 种，则最少我们采集 M 个物联网设备的耗电数据，获取M 个 M 元一次方程，联立就可求解，获得A₁、A₂、A₃......A_m未知数的解，

所得A₁、A₂、A₃......A_m的求解结果表示对应耗电事件每发生一次消耗的电池电量比例。

假设所有的耗电事件为 M 种，则最少我们采集 M 个物联网设备的耗电数据，获取 M 个 M元一次方程，联立就可求解，获得 X₁、X₂、X₃等未知数的解。至于联立后的方程组是否有唯一解的判断，我们可以借助线性代数知识先进行判断，若方程组无唯一解，则通过采集更多数据获得更多供求解的方程进行组合，直到找到有唯一解的方程组后再进行求解。例如我们将待求解的方程组记为非齐次线性方程组 AX=b,其有唯一解的充要条件是 r(A)=r(A,b)=n。通过这样的事先判断和计算，我们最终会获得未知数的解。

举例说明，某种类型的物联网设备，在工作过程中共有如下三种耗电事件，短鸣一声、长鸣一声、上传一个数据包（耗时 1 秒），分别记为耗电事件：X₁、X₂、X₃；现在记录三个设备从部署到第一次电池电量耗尽的所有数据，并通过网络采集其耗电事件发生的次数，由此共获得了如下三个方程：

1000X₁+2000X₂+2000X₃=100%

2000X₁+1000X₂+3000X₃=100%

3000X₁+1000X₂+1000X₃=100%

联立方程，得到三元一次方程组，求解易得：

X₁=0.0002=2*10^-4

X₂=0.0003=3*10^-4

X₃=0.0001=1*10^-4

所得X₁、X₂、X₃的求解结果表示对应耗电事件每发生一次消耗的电池电量比例。

所述的步骤4中得到该物联网设备中的电池剩余电量的方法是，任取一个同型号的物联网设备，找到其在数据库中记录的X₁、X₂、X₃......X_n等耗电事件的发生次数分别为M₁、M₂、M₃......M_n等，代入到方程：Y=100%-（M₁A₁+M₂A₂+M₃A₃+……+M_nA_n），得到该物联网设备中的电池剩余电量百分比Y，其中 A₁、A₂、A₃......A_n代表X₁、X₂、X₃......X_n各耗电事件发生时消耗的电量占总电量的百分比。当然，只要我们事先知道一块新电池的总电量数值，可以很容易的通过总电量*Y得到剩余电量的具体数值。

通过这样的计算，我们可以随时监测和记录网络中所有物联网设备的剩余电量，也就很容易获得各设备电量随时间流逝而下降的曲线和变化趋势。例如：可以通过记录最近两周电池每天的剩余电量比例，建立一个 y 轴为剩余电量比例，x 轴为日期的坐标系，获得 14 个点，连接获得折线图，通过平均下降速度，预测哪些设备最可能在未来一段时间电池电量耗尽。这样就可以有针对性的合理安排上门服务时间，对电池进行更换。本发明通过基于物联网设备耗电事件的计算，获得电池剩余电量的方法，与传统的基于电压、电流等物理信号的方法有本质不同。而计算算法是可以随着我们的经验、知识，不断优化甚至变化而升级的，且无需增加额外的硬件成本。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种应用于物联网设备电池剩余电量估算的方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

步骤1：对物联网设备的用电历史数据进行采集；

步骤2：根据采集到的物联网设备的用电历史数据，进行耗电事件的定义；

步骤3：对物联网设备的耗电事件的采集与分析计算，得到每种耗电事件的耗电比例；

步骤4：根据每种耗电事件的耗电比例以及该物联网设备发生的耗电事件次数，得到该物联网设备中的电池剩余电量；

所述的步骤2中对耗电事件的定义的方法是，将物联网设备在工作过程中根据内部预设的工作逻辑进行的N种耗电动作进行定义，将N种耗电的动作记为分别记为耗电事件X₁、X₂、X₃......X_n；并把耗电事件X₁、X₂、X₃......X_n发生的次数分别记作M₁、M₂、M₃......M_n；且同种耗电事件的电池消耗的电量相等；

所述步骤3中对分析计算得到每种耗电事件的耗电比例的方法是，当该物联网设备发生了多种、多次耗电事件后，电量耗尽时，收集耗电事件发生的次数，能获得一个方程：

M₁A₁+M₂A₂+M₃A₃+……+M_nA_n＝100％

其中的A₁、A₂、A₃......A_n代表X₁、X₂、X₃......X_n各耗电事件发生时消耗的电量占总电量的百分比，M₁、M₂、M₃......M_n则是各对应耗电事件发生的次数,100％表示新电池的总电量占比；

对A₁、A₂、A₃......A_n的求解方法是，假设在城市中部署了同类型的物联网设备，对该同类型的物联网设备的其他设备重复或同时进行上述耗电事件的采集工作，获得更多的与方程M₁A₁+M₂A₂+M₃A₃+……+M_nA_n＝100％相同结构的方程，

若所有的耗电事件为M种，则最少我们采集M个物联网设备的耗电数据，获取M个M元一次方程，联立就可求解，获得A₁、A₂、A₃......A_m未知数的解，

所得A₁、A₂、A₃......A_m的求解结果表示对应耗电事件每发生一次消耗的电池电量比例；

所述的步骤4中得到该物联网设备中的电池剩余电量百分比的方法是，任取一个同型号的物联网设备，找到其在数据库中记录的X₁、X₂、X₃......X_n耗电事件的发生次数分别为M₁、M₂、M₃......M_n，代入到方程：Y＝100％-(M₁A₁+M₂A₂+M₃A₃+……+M_nA_n)；

得到该物联网设备中的电池剩余电量百分比Y，其中A₁、A₂、A₃......A_n代表X₁、X₂、X₃......X_n各耗电事件发生时消耗的电量占总电量的百分比；

通过记录最近两周电池每天的剩余电量比例，建立一个y轴为剩余电量比例，x轴为日期的坐标系，获得坐标点，并连接获得折线图，通过平均下降速度，预测哪些设备电池电量耗尽。

2.根据权利要求1所述的一种应用于物联网设备电池剩余电量估算的方法，其特征在于，所述的步骤1中对物联网设备的用电历史数据进行采集的方法是，利用网络系统将物联网设备的用电历史数据上传至后端的网络服务器内，通过对网络服务器内的用电历史数据进行调取，从而完成对物联网设备的用电历史数据的采集。