CN117630477A - 用于评估由通信对象所消耗的电能量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于评估由电池供电的通信对象所消耗的电能量的方法和设备，根据本发明，该通信对象能够实现多个功能：‑检测(E30)该通信对象的功能的激活，‑在表中检查(E31)电能消耗是否与被激活的功能相关联，‑在该电能消耗与被激活的功能相关联的情况下，要求(E32)对被激活的功能所消耗的电能量进行估计，‑在该电能消耗与被激活的功能无关的情况下，要求(E35)对被激活的功能所消耗的电能量进行测量。
Description
技术领域
本发明涉及由蓄电池供电的通信测量仪领域，并且更具体地说，涉及在消耗最少电能的同时尽可能精确地评估由通信对象所消耗的电能量的领域。
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。
为此，一些通信对象配备有用于评估蓄电池中剩余能量的系统，以便当电池到达其寿命终点时，确保由这些通信对象存储和/或供应的数据的完整性。
一些用于评估电池中剩余能量的系统使用物理系统来对通信对象的电消耗进行测量。这些用于测量所消耗的电流或功率的系统消耗能量。
用于评估蓄电池剩余能量的其他系统是软件。这些软件系统在一些情况下可能不精确。
因此，期望提供一种用于评估由通信对象所消耗的电能量的方法，该方法在消耗最少电能的同时尽可能最精确。
发明内容
为此，根据第一方面，提出了一种用于评估由电池供电的通信对象所消耗的电能量的方法，该通信对象能够实现多个功能，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-检测该通信对象的功能的激活，
-在表中检查电能消耗是否与被激活的功能相关联，
-在该电能消耗与被激活的功能相关联的情况下，则要求对被激活的功能所消耗的电能量进行估计，
-在该电能消耗与被激活的功能无关的情况下，则要求对被激活的功能所消耗的电能量进行测量，
因此，在消耗最少电能的同时，对通信对象所消耗的电能量的评估是精确的。
根据本发明的特定实施方案，该通信对象是通信流体测量仪。
根据本发明的特定实施方案，该多个功能包括在屏幕上显示的至少一个功能、测量流体流速的功能、通过蓝牙链路通信的功能、通过光链路进行通信的功能和通过无线电信道进行通信的功能。
根据本发明的特定实施方案，如果在该表中电能消耗与被激活的功能相关联，则该方法还包括以下步骤：
-要求对被激活的功能所消耗的电能量进行测量，
-检查被激活的功能的该电能消耗的该估计是否对应于被激活的功能的该电能消耗的该测量，
-如果被激活的功能的该电能消耗的该估计不对应于被激活的功能的该电能消耗的该测量，则在该表中修改与该功能相关联的该电能消耗的值。
根据本发明的特定实施方案，当被激活的功能所消耗的电能量的该测量随时间保持稳定时，所测量的值与被激活的功能相关联并存储在该表中。
本发明还涉及一种用于评估由电池供电的通信对象所消耗的电能量的设备，该通信对象能够实现多个功能，其特征在于，该设备包括：
-用于检测该通信对象的功能的激活的装置，
-用于在表中检查电能消耗是否与被激活的功能相关联的装置，
-用于在该电能消耗与被激活的功能相关联的情况下，要求对被激活的功能所消耗的电能量进行估计的装置，
-用于在该电能消耗与被激活的功能无关的情况下，要求对被激活的功能所消耗的电能量进行测量的装置。
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。
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示意性地图示了由电池供电的通信对象的硬件架构的示例；
图2示意性地图示了通信对象的控制单元的硬件架构的示例；并且
图3示出了根据本发明的用于评估由通信测量仪所消耗的电能量的算法的示例。
具体实施方式
图1示意性地图示了由电池供电的通信对象的硬件架构的示例。
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。
通信对象包括控制单元100、电池102、用于测量电能消耗的单元103、流体测量单元104、通信单元106和信令单元108。
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。
通常，流体测量单元104可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。
用于测量电能消耗的单元103包括能够测量由电池102递送的电流或由电池102递送给通信对象或通信对象的一部分(诸如例如，通信单元106)的电功率的电子部件。根据本发明，用于测量电能消耗103的单元由控制单元100激活或去激活。
通信单元106包括一组通信构件，该组通信构件允许将由测量单元104获取的测量结果传输到例如收集网关或住宅网关。
通常，通信单元106包括用于经由电话网、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(注册商标)、经由Zigbee(注册商标)类型的系统、经由蓝牙(注册商标)类型的系统、经由低功率广域网系统(LPWAN)或经由专用于NB-IOT类型(《窄带物联网》)或LTE Cat-M(《长期演进类别机器》)类型的物联网的蜂窝网进行通信的构件。
信令单元108包括用于发送警报信号的电子电路。通常，信令单元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108可经由通信单元106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。
此外，控制单元10适于适配于实现根据本发明的用于评估由通信测量仪所消耗的电能量的方法。
图2示意性地图示了控制单元100的硬件架构的示例。根据这个示例，控制单元100包括通过通信总线210连接的：处理器或CPU(“中央处理单元”)201；随机存取存储器(RAM)202；只读存储器(ROM)203；存储单元或存储介质读取器，诸如SD(“安全数字”)卡读取器204；一组接口205，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201能够执行从ROM 203、从外部存储器、从存储介质或可选地从通信网络加载到RAM 202中的指令。当控制单元100通电时，处理器201能够从RAM 202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201实现下文中所述的评估方法的全部或部分。
因此，下文中所述的评估方法的全部或部分可通过由诸如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。
图3示出了根据本发明的用于评估由通信测量仪所消耗的电能量的算法的示例。
本算法由控制单元100执行。
根据本发明，在ROM存储器203中存储了表，该表将电能消耗与通信对象的至少一个功能相关联。
电能消耗例如由在实验室中对相同类型的通信对象进行的电能消耗进行测量和/或由用于实现该功能的电子部件的制造商所供应的数据来确定。例如，电能消耗与屏幕上显示的功能相关联，电能消耗与测量流体流速的功能相关联，电能消耗与通过蓝牙链路的通信功能相关联，和电能消耗与通过光链路的通信功能相关联。
在特定实施方案中，该表将各种温度下的电能消耗的值与通信对象的至少一个功能相关联。
一些功能，诸如例如LTE Cat-M类型的无线电通信，会经受很大的变化，例如与天线阻抗的分散和与环境有关的通信条件有关的变化。根据本发明，没有与这些功能相关联的电能消耗。
在步骤处E30，控制单元100检查新功能是否被激活。
如果新功能被激活，则控制单元100传递到步骤E31。
在步骤E31处，控制单元通过询问表来检查电能消耗是否与被激活的功能相关联。
如果是，控制单元100传递到步骤E32。如果否，控制单元100传递到步骤E35。
在步骤E32处，控制单元100要求对被激活的功能所消耗的电能量进行评估，
更确切的说，控制单元100激活与被激活的功能相关联的时间测量仪。
在接下来的步骤E33处，控制单元100检查功能是否被去激活。
如果是，控制单元100传递到步骤E34。
在步骤E34处，控制单元去激活功能的电能消耗的软件估计，存储与被激活的功能相关联的时间测量仪的值，并中断与被激活的功能相关联的时间测量仪。
在步骤E35处，控制单元100要求对被激活的功能所消耗的电能量进行测量，并激活与被激活的功能相关联的时间测量仪。
对被激活的功能所消耗的电能量进行测量例如通过测量通过放置在电池和被供应电能的部件之间的低值电阻器的电流来进行。
存储电流的测量值。
这里应当指出的是，对通信对象的所有部件或仅对被激活的功能的部件进行电流测量。
在接下来的步骤E36处，控制单元100检查功能是否被去激活。
如果是，控制单元100传递到步骤E37。如果否，控制单元100返回到步骤E35。
在步骤E37处，控制单元去激活功能的电能消耗的测量值，存储与被激活的功能相关联的时间测量仪的值，并中断与被激活的功能相关联的时间测量仪。
应当指出的是，在特定实施方案中，对被激活的功能的电能消耗的测量和对被激活的能的电能消耗的估计可以临时方式同时进行，以检查对被激活的功能的电能消耗进行估计是否对应于被激活的功能的实际电能消耗，如果否，则修改与该功能相关联的电能消耗的值。
在特定实施方案中，当被激活的功能所消耗的电流的测量值随时间稳定时，例如在+/-5％的值范围内波动时，所测量的值与被激活的功能相关联并存储在表中。
例如，使用以下式来确定电池中剩余的电能容量
Cr＝C0-∑iDi*Ii其中Cr是电池中剩余的电能容量，C0是电池的初始电能容量，Di是与功能I相关联的时间测量仪的值，并且Ii是与功能i相关联的电能消耗值或针对功能i测量的电流的值。
Claims (8)
1.一种用于评估由电池供电的通信对象所消耗的电能量的方法，所述通信对象能够实现多个功能，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-检测(E30)所述通信对象的功能的激活，
-在表中检查(E31)电能消耗是否与被激活的功能相关联，
-在所述电能消耗与被激活的功能相关联的情况下，要求(E32)对被激活的功能所消耗的电能量进行估计，
-在所述电能消耗与被激活的功能无关的情况下，则要求(E35)对被激活的功能所消耗的电能量进行测量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信对象是通信流体测量仪。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个功能包括在屏幕上显示的至少一个功能、测量流体流速的功能和通过无线电信道进行通信的功能。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果在所述表中电能消耗与被激活的功能相关联，则所述方法还包括以下步骤：
-要求对被激活的功能所消耗的电能量进行测量，
-检查被激活的功能的所述电能消耗的所述估计是否对应于被激活的功能的所述电能消耗的所述测量，
-如果被激活的功能的所述电能消耗的所述估计不对应于被激活的功能的所述电能消耗的所述测量，则在所述表中修改与所述功能相关联的所述电能消耗的值。
5.根据权利要求2至4所述的方法，其特征在于，当被激活的功能所消耗的电能量的所述测量随时间保持稳定时，所测量的值与被激活的功能相关联并存储在所述表中。
6.一种用于评估由电池供电的通信对象所消耗的电能量的设备，所述通信对象能够实现多个功能，其特征在于，所述设备包括：
-用于检测所述通信对象的功能的激活的装置，
-用于在表中检查电能消耗是否与被激活的功能相关联的装置，
-用于在所述电能消耗与被激活的功能相关联的情况下，要求对被激活的功能所消耗的电能量进行估计的装置，
-用于在所述电能消耗与被激活的功能无关的情况下，要求对被激活的功能所消耗的电能量进行测量的装置。
7.一种计算机程序产品，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5中任一项所述的方法。
8.一种非暂态存储介质，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5中任一项所述的方法。
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