CN117319955A - 用于管理通信测量仪的方法 - Google Patents

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CN117319955A CN202310771949.0A CN202310771949A CN117319955A CN 117319955 A CN117319955 A CN 117319955A CN 202310771949 A CN202310771949 A CN 202310771949A CN 117319955 A CN117319955 A CN 117319955A
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Abstract

本发明公开了一种用于管理用于测量流体的消耗量的通信测量仪(1)的方法(100)，该测量仪(1)包括用于以可参数化频率获取该流体的消耗量的测量结果的测量单元(4)。该方法由该通信测量仪(1)实现，并且该方法包括以下步骤：(a)以有效可参数化频率(fact)获取该流体的消耗流量(d(t))的至少一个值，(e)至少根据所获取的该流量d(t)的该值、根据先前获取的至少一个其他流量值并且根据从该流体的消耗流量的变化高于流量变化阈值的非零概率p(t)确定的频率来更新该有效可参数化频率(fact)，并且利用所更新的有效可参数化频率来重新实现该方法。

Description

用于管理通信测量仪的方法
技术领域
本发明涉及包括测量单元的通信测量仪领域，并且更具体地涉及管理通信测量仪以减少通信测量仪的能量消耗量的领域。
背景技术
如已知的，物联网(IoT)正在不断扩展。物联网代表因特网扩展到物理世界中的事物和地方。虽然因特网通常不扩展到电子世界之外，但物联网代表从现实世界中存在的设备到因特网的信息和数据的交换，例如以用于收集耗水量读数或用于环境条件(温度、压力等)的远程监测。物联网被认为是因特网的第三次演变，称为Web 3.0。物联网具有用于指定具有各种用途的连接对象的通用特性，例如用于电子健康或家庭自动化领域。
在物联网的语境中，被称为通信对象(“IoT设备”)的用于互连对象所采用的第一种方法依赖于由运营商控制的位于地理高点上的收集网关的部署。除了维护操作之外，这些网关是固定且永久的。关于这种模型，例如可以引用SigFox(注册商标)或ThingPark(注册商标)网络。例如，在法国，SigFox(注册商标)网络依赖于TDF(《法国电视直播卫星(Télédiffusion de France)》)传输站点的高点。这些收集网关借助于中程或远程无线电通信系统(例如，Semtech公司的LoRa(注册商标)系统)与通信对象通信。这个方法依赖于有限数量的收集网关(难以部署新的网络基础设施)，以及依赖于与一个或多个收集服务器的可靠且安全的上行链路接入。
第二种方法包括通过住宅网关连接通信对象。例如可以提及能源网关技术。根据能源网关技术的系统由两个不同的部分构成：首先是住宅网关和外围传感器，该住宅网关和外围传感器托管在消费者处并且允许收集信息、将此信息传输到收集服务器，并且控制各种动作的触发(例如控制散热器或热水器的触发)；其次是提供使所接收的信息可用和传输用于控制各种动作的触发的命令的收集服务器。这个收集服务器可经由因特网访问。用于根据此第二种方法与通信对象通信的无线电技术具有相对较短的范围(例如，Zigbee(注册商标)、蓝牙(Bluetooth)(注册商标)或Wi-Fi(注册商标)类型)，用于服务限于住宅中的对象的本地集合。
这种通信对象通常包括一个或多个传感器，并且通常由电池(或蓄电池)供电。一个困难在于保持电池的使用寿命，并且更具体地说，在于在电池的整个使用寿命期间保证这种通信对象的基本功能性的操作。
当通信对象用于测量流体的消耗量时，认识到测量的频率极大地影响消耗量的测量结果的精度。测量的频率越高，测量结果就越精确。另一方面，测量的频率越高，电能的消耗量就越大，这对于用于向通信对象提供电能的电池的使用寿命是有害的。
需要克服现有技术中的这些缺点。特别希望提供一种解决方案，该解决方案使得可以在这些通信对象的电池的寿命结束时确保由该通信对象存储和/或供应的数据的完整性，并且这同时使这种解决方案将需要的额外硬件成本最小化。应当注意，额外硬件成本通常产生更大的空间需求(例如，电容元件比晶体管或电阻器更昂贵且体积更大)。
因此，希望提供一种用于管理通信对象的方法，该方法使得可以减少通信测量仪的电消耗量，同时保证流体消耗量的测量结果的最佳精度。
通信对象例如是通信测量仪，并且本发明使得可以扩展电池在整个预定义时段内向通信测量仪提供电能，同时保证流体消耗量(气体、水等)的最佳测量结果的能力。
发明内容
为此，根据第一方面，提出了一种用于管理用于测量流体的消耗量的通信测量仪的方法，该测量仪包括用于以可参数化频率获取流体的消耗量的测量结果的测量单元。该方法由通信测量仪实现，并且该方法包括以下步骤：
(a)以有效可参数化频率获取流体的消耗流量的至少一个值，
(e)至少根据所获取的流量的值、根据先前获取的至少一个其他流量值并且根据从流体的消耗流量的变化高于流量变化阈值的非零概率确定的频率来更新有效可参数化频率，并且利用所更新的有效可参数化频率来重新实现该方法。
特别有利地，管理方法使得可以根据流体的流量d的值或根据流体的流量的变化来改变测量频率。因此，换句话讲，这使得可以在流量增大时增大测量频率，并且相反地，这使得可以在流量中断或低下时减小测量频率。
根据特定规定，该方法包括以下步骤：
(b)通过多次获取以有效可参数化频率获取的流量的值，递增增量的值，
(c)将增量的值与阈值进行比较，
(d)如果增量的值低于阈值，则维持有效可参数化频率，以有效可参数化频率获取至少一个新测量结果，
(e)如果增量的值至少等于阈值，则至少根据所获取的流量的值、根据先前获取的至少一个其他流量值并且根据从流体的消耗流量的变化高于流量变化阈值的非零概率确定的频率来更新有效可参数化频率，并且利用所更新的有效可参数化频率来重新实现该方法。
根据特定规定，有效可参数化频率根据第一频率来更新，第一频率根据所获取的流量值来确定，第一频率如下确定：
其中：fmin是预先确定的最小频率，fmax是预先确定的最大频率，dmin是可测量的最小流量值，并且dmax是可测量的最大流量值，并且d(t)是在时刻t测量的流量值。
根据特定规定，有效可参数化频率根据第二频率来更新，第二频率根据所获取的流量值相对于先前获取的流量的至少一个值的变化来确定，第二频率如下确定：
其中d(t-i)是另一先前获取的流量值，并且i是先前测量的时间，d'min是流量的最小变化，并且d'max是流量的最大变化。
根据特定规定，从在至少等于一天的时间段期间获取的流体的消耗流量的值的多个测量结果获得从流体的消耗流量高于流量阈值的非零概率确定的频率，并且从所述非零概率确定的频率与所述非零概率成比例。
根据特定规定，有效可参数化频率如下更新：
根据特定规定，有效可参数化频率如下更新：
fact＝max(f1,f2,f3)。
根据特定规定，该方法包括步骤(f)，其中有效可参数化频率与预先确定的频率阈值进行比较，并且如果有效可参数化频率严格低于预先确定的频率阈值，则维持阈值N，并且如果有效可参数化频率高于或等于预先确定的频率阈值，则由另一预先确定的阈值限定阈值N。
根据另一方面，提出了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括程序代码指令，所述程序代码指令用于在所述指令由处理器执行时执行管理方法。
根据另一方面，提出了一种非暂态存储介质，所述非暂态存储介质上存储有计算机程序产品，所述计算机程序产品包括程序代码指令，所述程序代码指令用于在所述指令从所述非暂态存储介质读取并由处理器执行时执行管理方法。
根据另一个方面，提出了一种用于测量流体的消耗量的通信测量仪，该通信测量仪包括用于以可参数化频率获取流体的消耗量的测量结果的测量单元，其特征在于，该通信测量仪包括电子电路，该电子电路被配置用于：
(a)以有效可参数化频率获取流体的消耗流量的至少一个值，
(e)至少根据所获取的流量的值、根据先前获取的至少一个其他流量值并且根据从流体的消耗流量的变化高于流量变化阈值的非零概率确定的频率来更新有效可参数化频率，并且利用所更新的有效可参数化频率来重新实现该方法。
附图说明
通过阅读以下对至少一个示例性实施方案的描述，本发明的上述特征以及其他特征将更清楚地显现，所述描述是相对于附图做出的，在附图中：
图1示意性地图示了具有电池的通信测量仪的硬件架构的示例；
图2示意性地图示了通信测量仪的控制单元的硬件架构的示例；
图3示意性地图示了用于管理通信测量仪的方法的算法；
图4是图示测量频率适应于流体消耗量的图表；
图5是以小时计的平均水消耗量的图表；并且
图6是以小时计的平均水消耗量的图表的数据的标准化图表。
具体实施方式
由电池供电的通信测量仪
参考图1，提出了由电池2和/或由到供电网络的连接供电的通信对象。术语‘电池’必须被理解为单个电池，或共同提供自主电能源的一组电池。
在特定实施方案中描述了本发明，其中通信对象是流体测量仪1，即适配和配置为测量流体(水、气体等)的消耗量。本发明还可应用于通信对象，诸如用于温度、压力、湿度等的传感器。
根据本公开的实施方案，测量仪1特别包括用于获取测量结果的测量单元4、通信单元6、用于发送警报信号的信令单元8以及控制单元10。
通常，测量单元4可以被适配和配置为测量水的消耗量或诸如气体的另一种流体的消耗量。就这一点而言，测量单元4包括用于测量(计量)和监测水的消耗量的已知装置。
通信单元6包括一组通信构件，该组通信构件允许将由测量单元4获取的测量结果传输到例如收集网关或住宅网关。
典型地，通信单元6包括用于经由电话网络、经由因特网(用于在IP上通信的协议)、经由Semtech公司的LoRa(注册商标)系统、经由Wi-Fi系统(注册商标)、经由Zigbee(注册商标)类型的系统或经由蓝牙(注册商标)类型的系统进行通信的构件。根据特定规定，通信单元6包括用于经由专用于所连接的对象的LPWAN(“低功率广域网”)类型的蜂窝网进行通信的构件。
如将在下文详细描述的，测量仪1可以通过其通信单元6根据电池2的充电状态并且根据要传输的数据的性质来支持某些通信信道。
信令单元8包括用于发送警报信号的电子电路。通常，信令单元8可以包括允许发送光信号的构件(例如，发光二极管)。另外，信令单元8可以经由通信单元6传输警报信号，以经由如前所述的无线系统将警报信号传输到远程单元。
控制单元10包括用于控制和协调所有前述单元(测量单元4、通信单元6、信令单元8)的电子电路。此外，控制单元10适于实现下文详细描述的管理方法。
图2示意性地图示了控制单元10的硬件架构的示例。根据这个示例，控制单元10包括通过通信总线12连接的：处理器或CPU(“中央处理单元”)14；随机存取存储器(RAM)16；只读存储器(ROM)18；存储单元或存储介质读取器，诸如SD(“安全数字”)卡读取器20；一组接口22，该组接口使得控制单元10能够与上文关于图1给出的硬件架构的其他元件通信。
处理器14能够执行从ROM 18、从外部存储器、从存储介质或可选地从通信网络加载到RAM 16中的指令。当控制单元10通电时，处理器14能够从RAM 16读取指令并执行该指令。这些指令形成计算机程序，使得由处理器14实现下文中所述的管理方法的全部或部分。
因此，下文中所述的管理方法的全部或部分可以通过由诸如DSP(“数字信号处理器”)或微控制器的可编程机器执行一组指令而以软件形式实现。这里描述的算法和步骤的全部或部分也可以由机器或专用部件(诸如FPGA(“现场可编程门阵列”)或ASIC(“专用集成电路”))以硬件形式实现。
管理方法
根据第二方面，提出了一种用于管理用于测量流体的消耗量的通信测量仪的方法100。
如图3示意性示出的，管理方法100主要包括以下步骤：
(a)以有效可参数化频率fact获取流体的消耗流量d(t)的至少一个值(步骤101)，
(e)至少根据所获取的流量d(t)的值、根据先前获取的至少一个其他流量值并且根据从流体的消耗流量的变化高于流量变化阈值的非零概率p(t)确定的频率来更新有效可参数化频率fact(步骤104)，并且利用所更新的有效可参数化频率来重新实现该方法。
如下面将描述的，方法100可以包括附加步骤。
因此，特别有利地，方法100使得可以根据流量的值、根据变化或根据流量的变化的非零概率来调整测量频率(即，有效可参数化频率)。调整频率的值使得可以根据针对与流量的值相关的测量精度的要求来调节测量仪的电消耗量。
根据特定规定，当测量仪1启动时，即当方法100开始而没有数据被记录在存储器中时，有效频率由预先确定的值限定，该预先确定的值可以由用户选择或者例如在工厂预设的上下文中被预先限定。
因此，根据以举例的方式给出的情况，当测量仪1启动时，方法100开始实现并且有效频率可以例如被固定在5Hz或10Hz。如果用户开始消耗流体，则流量可以例如在0.1秒内从0L/h变化到100L/h。因此，根据该示例，流量的变化将是1000L/h/s。根据该示例，100L/h的流量的值可能不足以需要有效可参数化频率的变化。另一方面，变化的值可能需要更新有效可参数化频率，以在面对流量的大变化时优化测量结果的精度。
根据另一示例，用户不消耗流体，并且因此流量的值是0L/h并且流量的变化是零。然而，在该时刻，存在用户消耗流体的大概率(例如，70％的机会)。因此，通过考虑该概率，该方法更新有效可参数化频率。
更精确地，根据一个实施方案，所使用的概率是当安装测量仪1时(即，当测量仪1首次启动时)针对每个时间范围初始确定的概率。该概率从一组测量仪1中的已知消耗量数据确定。该概率也可以从已知的一般消耗量数据确定。图5示意性地图示了通常可用于确定消耗概率(在测量仪1是水测量仪的情况下)的以小时计的平均水消耗量的图表。图5中的数据的标准化在图6中示意性地示出。根据一个实施方案，图6的标准化数据用于确定针对每个时间范围的初始测量频率。如图6示意性所示，标准化值位于0和1之间。标准化值越接近1，概率就越高。根据特定规定，根据由测量仪1测量的消耗量数据来更新消耗概率。根据一个实施方案，每周更新概率。
根据特定规定，该方法包括用于考虑在更新测量频率之前进行的多次测量的附加步骤。根据该规定，该方法包括以下步骤：
(a)以有效可参数化频率fact获取流体的消耗流量d(t)的至少一个值(步骤101)。典型地，该步骤由测量仪的测量单元4执行。
(b)通过多次获取以有效可参数化频率finit获取的流量的值，递增增量的值V(步骤102)。换句话讲，针对在步骤(a)处进行的每次获取，递增增量：附加离散值V。
(c)将增量的值V与阈值N进行比较(步骤103)。如下面将描述的，阈值N是可以根据有效可参数化频率fact的值而变化的预先确定的值。
(d)如果增量的值V低于阈值N，则维持有效可参数化频率fact，以有效可参数化频率获取至少一个新测量结果。换句话讲，只要增量的值V没有达到预先确定的阈值N，有效可参数化频率fact就维持不变。
(e)如果该值至少等于阈值，则至少根据所获取的流量d(t)的值、根据先前获取的至少一个其他流量值并且根据从流体的消耗流量的变化高于流量变化阈值的非零概率(p(t))获得的频率来更新有效可参数化频率fact(步骤104)，并且执行利用有效可参数化频率的获取步骤以及递增、比较和维护或更新的步骤。
在实践中，方法100使得可以根据流体的流量d的值或根据流体的流量的变化来改变测量频率。因此，换句话讲，这使得可以在流量增大时增大测量频率，并且相反地，这使得可以在流量中断或低下时减小测量频率。参考图4，曲线C表示流量的变化，并且直方图H表示周期和频率的增大。每个直方图的高度(在Y轴上)对应于频率：直方图越高，频率就越高。每个直方图的宽度(在X轴上)对应于持续时间：直方图越宽，频率就维持得越久。关于图4，因此观察到方法100允许频率适应于流量，这使得可以保证流量(以及因此，消耗量)的精确测量，同时使得可以优化测量仪的电消耗量(测量频率越低，电消耗量就越低)。
被确定用于更新有效可参数化频率的第一频率
根据特定规定，有效可参数化频率fact根据第一频率f1来更新，第一频率根据所获得的测量结果d(t)来确定，第一频率如下确定： 其中：fmin是预先确定的最小频率，fmax是预先确定的最大频率，dmin是可测量的最小值，并且dmax是可测量的最大值，并且d(t)是在时刻t测量的流量值。
被确定用于更新有效可参数化频率的第二频率
根据特定规定，有效可参数化频率finit根据第二频率f2来更新，第二频率根据所获取的流量值相对于先前获取的流量的至少一个值的变化来确定，第二频率如下确定：
其中d(t-i)是另一先前获取的流量值，并且i是先前测量的时间，d'min是流量的最小变化，并且d'max是流量的最大变化。
规定流量的最小变化d'min和流量的最大变化d'max是可以由测量仪1的用户固定的预先确定的值。
被确定用于更新有效可参数化频率的第三频率
从流体的消耗流量的变化高于流量变化阈值的非零概率p(t)获得从所确定的流量的变化的非零概率确定的频率f3，该频率从在至少等于一天的时间段期间获取的流体的消耗流量d(t)的值的多个测量结果获得，并且从非零概率确定的频率f3与非零概率p(t)成比例。
换句话讲，如果所测量的量具有大于预先确定的阈值的周期性，即对于流量能够在预先确定的时间间隔内计算的显著概率而言足够的周期性，则可以从所获得的流体的消耗流量高于流量阈值的非零概率确定有效可参数化频率。
更新有效可参数化频率
根据特定规定，在步骤(e)处，根据流量的值来更新有效可参数化频率，流量的值根据下式获取：
根据另选规定，在步骤(e)处，根据流量的值来更新有效可参数化频率，流量的值根据下式获取：fact＝max(f1,f2,f3)
规定用于更新有效可参数化频率的公式(即计算)可以由用户选择。
增量阈值的定义
根据特定规定，该方法包括步骤(f)，其中有效可参数化频率fact与预先确定的频率阈值进行比较(步骤105)，并且如果有效可参数化频率fact严格低于频率阈值，则增量阈值N由第一预先确定的增量阈值限定(步骤106)，如果有效可参数化频率高于或等于频率阈值，则增量阈值N由第二预先确定的增量阈值限定(步骤107)。
增量阈值是可以由测量仪1的用户固定的预先确定的阈值。

Claims (10)

1.一种用于管理用于测量流体的消耗量的通信测量仪(1)的方法(100)，所述测量仪(1)包括用于以可参数化频率获取所述流体的消耗量的测量结果的测量单元(4)，其特征在于，所述方法由所述通信测量仪(1)实现，并且所述方法包括以下步骤：
(a)以有效可参数化频率(fact)获取所述流体的消耗流量(d(t))的至少一个值，
(b)通过多次获取以所述有效可参数化频率(fact)获取的所述流量的值，递增增量的值(V)，
(c)将所述增量的所述值(V)与阈值(N)进行比较，
(d)如果所述增量的所述值(V)低于所述阈值(N)，则维持所述有效可参数化频率(fact)，以所述有效可参数化频率获取至少一个新测量结果，
(e)如果所述增量的所述值(V)至少等于所述阈值(N)，则至少根据所获取的所述流量(d(t))的所述值、根据先前获取的至少一个其他流量值并且根据从所述流体的消耗流量的变化高于流量变化阈值的非零概率(p(t))确定的频率来更新所述有效可参数化频率(fact)，并且利用所更新的有效可参数化频率来重新实现所述方法。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中所述有效可参数化频率(fact)根据第一频率(f1)来更新，所述第一频率根据所获取的所述流量值d(t)来确定，所述第一频率(f1)如下确定：
其中：fmin是预先确定的最小频率，fmax是预先确定的最大频率，dmin是可测量的最小流量值，并且dmax是可测量的最大流量值，并且d(t)是在时刻t测量的流量值。
3.根据权利要求2所述的方法(100)，其中所述有效可参数化频率(fact)根据第二频率(f2)来更新，所述第二频率根据所获取的所述流量值d(t)相对于所述先前获取的流量的至少一个值的变化来确定，所述第二频率如下确定：
其中d(t-i)是另一先前获取的流量值，并且i是先前测量的时间，d′min是所述流量的最小变化，并且d′max是所述流量的最大变化。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，从在至少等于一天的时间段期间获取的所述流体的所述消耗流量d(t)的值的多个测量结果获得从消耗流量的变化大于所述流量变化阈值的所述非零概率(p(t))确定的所述频率(f3)，并且从所述非零概率(p(t))确定的所述频率(f3)与所述非零概率(p(t))成比例。
5.根据权利要求3或4中的一项所述的方法(100)，其中所述有效可参数化频率(fact)如下更新：
6.根据权利要求3或4中的一项所述的方法(100)，其中所述有效可参数化频率(fact)如下更新：
fact＝max(f1，f2，f3)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，所述方法包括步骤(f)，其中所述有效可参数化频率(fact)与预先确定的频率阈值进行比较，并且如果所述有效可参数化频率(fact)严格低于所述预先确定的频率阈值，则维持所述阈值N，并且如果所述有效可参数化频率(fact)高于或等于所述预先确定的频率阈值，则由另一预先确定的阈值限定所述阈值N。
8.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括程序代码指令，所述程序代码指令用于在所述指令由处理器执行时执行根据权利要求1至7中任一项所述的管理方法(100)。
9.一种非暂态存储介质，所述非暂态存储介质上存储有计算机程序产品，所述计算机程序产品包括程序代码指令，所述程序代码指令用于在所述指令从所述非暂态存储介质读取并由处理器执行时执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一种用于测量流体的消耗量的通信测量仪(1)，所述通信测量仪(1)包括用于以可参数化频率获取所述流体的消耗量的测量结果测量单元(4)，其特征在于，所述通信测量仪(1)包括电子电路，所述电子电路被配置用于：
(a)以有效可参数化频率(fact)获取所述流体的消耗流量(d(t))的至少一个值，
(b)通过多次获取以所述有效可参数化频率(fact)获取的所述流量的值，递增增量的值(V)，
(c)将所述增量的所述值(V)与阈值(N)进行比较，
(d)如果所述增量的所述值(V)低于所述阈值(N)，则维持所述有效可参数化频率(fact)，以所述有效可参数化频率获取至少一个新测量结果，
(e)如果所述增量的所述值(V)至少等于所述阈值(N)，则至少根据所获取的所述流量(d(t))的所述值、根据先前获取的至少一个其他流量值并且根据从所述流体的消耗流量的变化高于流量变化阈值的非零概率(p(t))确定的频率来更新所述有效可参数化频率(fact)，并且利用所更新的有效可参数化频率来重新实现所述方法。
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