CN117730293A - 设备能量使用确定 - Google Patents

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CN117730293A CN202280052029.7A CN202280052029A CN117730293A CN 117730293 A CN117730293 A CN 117730293A CN 202280052029 A CN202280052029 A CN 202280052029A CN 117730293 A CN117730293 A CN 117730293A
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Abstract

一种依靠太阳能和电池功率运行的设备，该设备通过查看先前一个周期或多个周期的能量累积以及先前一个周期或多个周期的意外支出来确定当前周期的能量预算。能量预算将因此是能量累积减去意外支出，并且在周期长度内进行归一化。基于能源预算，选择操作模式。操作模式决定了采取某些动作的频率。然后，该设备基于操作模式在周期长度内运行。

Description

设备能量使用确定
技术领域
本公开涉及传感器；更具体地，涉及能够有效管理能量的传感器。
背景技术
传感器被广泛地使用并且用途广泛。然而，传感器能耗可能非常大，尤其是在无线传感器网络中，因为无线传感器网络的电力供应有限而且能量使用大。
发明内容
本概述以简化形式介绍了一些概念，这些概念将在下文的“具体实施方式”部分作进一步描述。本概述并不确定所要求保护的主题的必要或基本特征。创新方面以权利要求限定，并且在本概述与权利要求相冲突时，应以权利要求为准。
一般而言，本文所述的一些技术描述了一种节能传感器。
在实施例中，公开了一种设备，该设备包括：太阳能电池板；电池；第一通信介质；带有存储器的处理器；和设备数据；其中，所述设备在操作上能够使用所述带有存储器的处理器以：识别太阳能功率能量。在一些实施例中，从定期的功率收入测量来估算太阳能功率能量累积。在一些实施例中，设备识别来自上一周期的意外操作能耗。在一些实施例中，意外消耗来自用户交互。可以对可能的用户交互进行测量，并且将此类消耗编目到存储器中。在一些实施例中，设备使用来自上一周期的太阳能功率能量累积和来自上一周期的意外操作能耗，创建能量预算；基于能量预算确定操作模式；基于操作模式确定当前操作参数；以及使用当前操作参数在当前周期长度内运行所述设备。
在实施例中，该设备还包括：索引(index)、第一周期长度和最长周期长度，其中，第二周期长度等于第一周期长度，其中，索引对于每个周期递增，并且其中，第三周期长度和后续周期长度等于第一周期长度*(索引-2)*2，直到后续周期长度≥最长周期长度，在该情况下选择最长周期长度。
在实施例中，该设备在操作上能够使用带有存储器的处理器，以使用第一通信介质接收来自邻近节点的消息。
在实施例中，该设备在操作上能够使用带有存储器的处理器，以通过获取来自太阳能电池板的功率读数并确定上一周期的太阳能功率能量累积等于在当前周期长度内延续的传感器读数，来创建能量预算。在一些实施例中，设备在操作上能够启动与另一设备的连接，以报告在传感器测量值被获取时所收集的传感器测量值。该设备可以是电话、主计算机、卫星计算机、控制器等。
在实施例中，该设备在操作上能够使用带有存储器的处理器，以基于操作模式选择第一通信介质的通信范围。
在实施例中，该设备还包括第二通信介质，并且其中，设备在操作上能够使用带有存储器的处理器，以基于操作模式选择使用所述第一通信介质或所述第二通信介质进行通信。这些通信介质可以是诸如以太网的有线通信介质、无线通信介质、无线发射器、单线通信线路、或专用传输线路。
在实施例中，该设备还包括支出预算，并且其中，支出预算包括将来自上一周期的太阳能功率能量累积减去来自上一周期的、为当前周期长度归一化的意外操作能耗。
在实施例中，该设备还包括传感器，并且其中，传感器包括温度传感器、辐射温度传感器、湿度传感器、CO2传感器、挥发性有机化合物传感器、大气压力传感器、光照度传感器、占用映射传感器、占用检测传感器、或占用速度传感器。
在实施例中，上一周期内的太阳能电池板能量累积包括测量在上一周期中的时间间隔期间该太阳能电池板的原始功率收入，以产生所测量的原始功率。
在实施例中，使用梯形法则估算所测量的原始功率。
在实施例中，公开了一种具有能量管理的设备，该设备包括：能量采集部分，该能量采集部分被配置为从设备的外部的光中采集能量；能量存储元件，该能量存储元件与能量采集部分相关联；传感器部分；发射器，该发射器被配置为将信息从设备发送到实体；处理和存储器元件，该处理和存储器元件包括计算机程序，该计算机程序在操作上能够确定由能量采集部分在第一周期时间期间收集的能量的量；计算机程序在操作上能够使用由能量采集部分在第一周期时间期间收集的能量的量来确定第二周期时间内的能量预算；计算机程序在操作上能够使用第二周期时间内的能量预算来确定第二周期时间内的操作模式，其中，操作模式包括传感器报告时间间隔、数据报告率或发射器范围；并且计算机程序在操作上能够使用该操作模式在第二周期时间内运行。
在实施例中，该设备还包括计算机程序，该计算机程序在操作上能够确定由能量存储元件在第一时间期间存储的能量的量，并且还包括使用所存储的能量的量来确定第二时间内的能量预算。
在实施例中，该设备还包括计算机程序，该计算机程序在操作上能够确定第一周期内的意外功耗量，并且其中，计算机程序在操作上能够从在第一周期期间由能量采集部分收集的能量的量中减去第一周期内的意外功耗量，以确定第二周期时间内的能量预算。
在实施例中，计算机程序被配置为确定后续周期时间，使得当周期编号＝0并且周期编号＝1时，周期时间＝最短周期时间，否则周期时间＝最短周期时间*(周期编号-1)*2，直到周期时间＝最长周期时间。“如果先前持续时间大于或等于最长持续时间，则持续时间翻倍”。
在实施例中，最短周期时间小于60分钟，并且其中，最长周期时间≥23小时。
在实施例中，该设备还包括高功率传感器部分和低功率传感器部分，并且其中，高功率传感器部分和低功率传感器部分基于第二周期时间的操作模式而具有单独的传感器采样率。
在实施例中，公开了一种由一个或多个计算机实现的设备太阳能电池管理方法，计算机具有存储器和一个或多个处理器，该方法包括：检测设备在第一时间期间使用的意外能耗；检测由设备在第一时间期间存储的太阳能的量；使用由设备存储的太阳能的量和意外能耗来确定操作预算；使用操作预算来设定操作模式；以及使用操作模式来运行设备。意外能耗可以包括用户或控制设备的意外动作。在实施例中，设定运行模式还包括基于操作模式确定设备动作值。操作模式决定操作频率(功率测量、环境感测、向报告设备报告、尝试保持净零能耗等)。
在实施例中，设定操作模式还包括为设备设定进度表。
在实施例中，设备动作值包括太阳能功率能量轮询时间间隔、电池量轮询间隔、设备重启时间间隔、传感器监听时间间隔、报告时间间隔、无线连接时间间隔、无线连接网状时间间隔、或太阳能功率继电器计数。结合以下描述和附图，本发明的这些方面以及其他方面将被更好地理解和认识。以下描述虽然指出了本发明的各种实施例及其众多具体细节，但只是为了说明而并非进行限制。在这些实施例的范围内可以进行许多替换、修改、添加或重新排列，并且这些实施例包括所有这些替换、修改、添加或重新排列。
附图说明
参照以下附图描述本发明实施例的非限制性和非穷举性实施例，其中，除非另有说明，否则在各个视图中，类似的附图标记指代类似部件。
图l是示出了传感器的一些特征的示例性实施例的功能框图，结合该传感器可以实现一些所述的实施例。
图2是示出了用于运行传感器的方法的流程图，结合该方法可以实现一些所述的实施例。
图3是示出了用于确定周期操作计划的方法的流程图，结合该方法可以实现一些所述的实施例。
图4是示出了用于确定周期长度的方法的流程图，结合该方法可以实现一些所述的实施例。
图5是示出了一些周期报告数据的功能框图，结合该数据可以实现一些所述的实施例。
图6是示出了一些周期记录数据的功能框图，结合该数据可以实现一些所述的实施例。
图7是描述了示例性操作模式的矩阵图，结合该操作模式可以实现一些所述的实施例。
图8是示出了传感器的一些特征的示例性实施例的功能框图，结合该传感器可以实现一些所述的实施例。
图9描述了可以由处理器和存储器元件使用的方法，结合这些方法可以实现一些所述的实施例。
图10是描述了可以由能量使用确定装置使用的方法的流程图，结合这些方法可以实现一些所述的实施例。
在附图的多个视图中，相应的附图标记表示相应的部件。本领域技术人将理解的是，图中的元件是为了简单清晰而绘制的，并不一定必须是按比例绘制的。例如，图中一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以帮助加深对各种实施例的理解。此外，在商业上可行的实施例中有用或必要的常见但易于理解的元素通常没有示出，以便对这些不同实施例进行阻碍较少的观察。
具体实施方式
下面公开的是方法、计算机可读介质和系统的代表性实施例，它们特别适用于自动创建布线图的系统和方法。所述的实施例实现了一种或多种所述的技术。
在下面的描述中，为了提供对本发明实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，对于本领域的普通技术人员来说清楚的是，具体细节显然不必用于实施本发明的实施例。在其他情况下，没有详细描述众所周知的材料或方法，以避免模糊本发明实施例。“一个实施例”、“一实施例”、“一个示例”或“一示例”是指与所述实施例或示例相关地描述的特定特征、结构或特性包含在本发明实施例的至少一个实施例中。因此，本说明书各处出现的短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”、“一个示例”或“一示例”不一定都指同一个实施例或示例。可以对本文所述的系统、装置和方法进行修改、添加或省略，而不脱离本公开的范围。例如，系统和装置的部件可以被集成或分离。此外，本文所公开的系统和装置的操作可以由更多或更少的部件或其它部件执行，并且所述的方法可以包括更多或更少的步骤或其它步骤。此外，步骤可以以任何合适的顺序执行。
为方便起见，在描述本公开时可以使用相对术语，例如包括左侧、右侧、顶部、底部、前部、后部、上部、下部、向上、向下以及其他术语。应当理解的是，这些术语仅用于说明目的，并不意味着以任何方式进行限制。
此外，需要理解的是，本文所提供的附图仅用于向本领域的普通技术人员进行解释，这些图并不一定是按比例绘制的。为帮助专利局和本申请所授予的任何专利的任何读者解释本文所附的权利要求，申请人希望指出，除非在特定权利要求中明确使用了“手段”或“步骤”等词语，否则他们不旨在使所附权利要求或权利要求要素中的任一个援引《美国法典》第35卷第112(f)条。
根据本发明实施例的实施例可以实施为装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明实施例可以采取完全硬件的实施例、完全软件的实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)的形式，也可以采取结合了软件和硬件方面的实施例的形式，这些方面可以称为“系统”。此外，本发明实施例还可以采取体现在任何有形表达介质中的计算机程序产品的形式，该介质中体现有计算机可使用的程序代码。
可以使用一种或多种计算机可使用或计算机可读介质的任意组合。例如，计算机可读介质可以包括便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)装置、只读存储器(ROM)装置、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)装置、便携式光盘只读存储器(CDROM)、光学存储装置和磁存储装置中的一种或多种。用于执行本发明实施例的操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任意组合进行编写。
流向图中的流程图和框图示出了根据本发明实施例的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个框可以表示代码的模块、段或部分，该模块、段或部分包括用于实现指定逻辑功能的一条或多条可执行指令。还需要指出的是，框图和/或流程图中的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合都可以由执行指定功能或行为的基于特殊用途硬件的系统、或特殊用途硬件和计算机指令的组合来实现。这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以指导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式运行，从而使存储在计算机可读介质中的指令产生一种包括指令装置的制造品，该指令装置可以实现流程图和/或方框图中的一个或多个框中指定的功能/行为。
本文所用术语“包括”、“包括有”、“包含”、“包含有”、“具有”、“具有了”或其任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含。例如，包括一系列元素的工艺、物品或装置不一定只限于这些元素，而是还可能包含其他未明确列出的元素或该工艺、物品或装置所固有的元素。
此外，除非另有明确说明，否则“或”指的是包含性的或，而非排他性的或。例如，条件A或B满足以下任一条件：A为真(或存在)，B为假(或不存在)；A为假(或不存在)，B为真(或存在)；A和B均为真(或存在)。本文的“程序”含义广泛，以包括应用程序、内核、驱动程序、中断处理程序、固件、状态机、库以及由程序员(也称开发人员)编写和/或自动生成的其他代码。
“优化”是指改进，而不一定是完美的。例如，可以对已经优化的程序或算法作进一步改进。
此外，本文给出的任何示例或说明都不得以任何方式视为对使用这些示例或说明的任何术语的限制、约束或明确定义。相反，这些示例或说明应被视为针对一个特定的实施例进行描述，且仅具有说明性。本领域的普通技术人员将理解，这些示例或示例所使用的任何术语都将包括其他实施例，这些实施例可能会也可能不会在本说明书中或其他地方给出，而所有这些实施例均旨在包含在该术语的范围内。指定此类非限制性示例和说明的语言包括但不限于：“例如”、“诸如”、“如”和“在一个实施例中”。
本文所述的实施例的技术特征对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的，并且对于广大的有心阅读人员来说也是显而易见的。一些实施例涉及植根于计算技术的技术活动，诸如提供可根据环境中可用的能量灵活使用功率的传感器，而无需重新编码。这需要较少的工作来实现，而且传感器需要更换电池的频率也比同类产品低得多。基于本发明的技术特征的其他优点根据所提供的描述对于本领域技术人员来说也是显而易见的。
I.综述
低能量设备(诸如传感器)可以用于节能建筑物中。这些节能设备可以由太阳能供电，和/或可以利用环境光对机载电池进行充电。这些设备可以确定在上一周期中使用了多少能量，然后利用该能量确定来确定下一周期中能够使用多少能量。
设备可以有线连接到控制器(该控制器可以是卫星控制器)等，或者该设备可以具有无线连接。无线连接可以是与控制器、卫星控制器、其他设备、设备的网络等进行的连接。设备可以向任何接受此类报告的设备(诸如传感器、手机、家用控制器、卫星控制器、控制器等)进行报告。该设备可以具有可充电电池。电池可以利用环境光自动充电。当电池充满电时，电池可以具有一年的备用电池充电量，电池寿命可以是九年，或者可以是不同数量的电池寿命。
设备可以仅靠电池供电和/或太阳能供电来运行。在这种情况下，所有功率收入都来自太阳能电池板和/或电池。这就意味着，设备应该高效运行，以免功率耗尽。设备可以知道有多少功率输入，并且可以在一系列“模式”下操作，这些模式具有已知的功率预算，以防止因功率不足而设备停止运转或防止因除了极少电池使用以外的任何需求而导致设备停止运转。设备可以确定上一周期中收集了多少功率，以及上一周期中的意外事件使用了多少功率。从上一周期中收集的功率减去意外事件功率，得出当前周期可用的功率。简言之，设备利用上一周期的净功率来产生能量预算，该能量预算将用于为当前周期供电。在初始过程中，周期的长度可能不同。在这种情况下，功率量将针对当前周期长度进行归一化。根据其能量预算，设备可以修正其动作。例如，如果可用功率预算过低，则设备可以增加某些传感器进行测量的时间段。其他低功率修正可以是设备发送报告的频率可以减少、设备可以发送不同的报告等。
II.设备实施例
参照图1，所示的系统可以全部或部分地用于本文公开的任何实施例中。公开了设备100，该设备100可以是确定建筑物的舒适度的建筑物控制系统的一部分，可以是控制浇水和其他农业功能的园艺操作的一部分，可以控制科学实验的数值，或者可以具有其他用途。该设备可以包括太阳能电池板105和电池110。该电池的功率可以足够使用一年，功率也可以足够使用五年、十年、若干个月等。可以具有机载的处理器115，其可以做出某些决定(诸如向何处发送数据)，可以进行计算等。处理器可以是微处理器、微控制器单元等。处理器可以包括高效信号处理、低功耗、低成本和/或可以具有其他特征。处理器可以包括存储器120和/或可编程输入/输出外围设备。存储器120可以与处理器分开设置。
该设备可以具有一个或多个与之相关联的传感器125。该设备可以获取内部读数和传感器读数，并且可以能够获取某些动作发生时的时间戳。与该设备相关联的传感器可以包括空气温度传感器、辐射温度传感器、大气压力传感器、声压传感器、占用映射传感器、占用检测传感器、占用速度传感器、室内空气质量传感器(其可以是挥发性有机化合物传感器、CO2浓度传感器、光强度传感器)等。这些传感器可以分为低功率传感器和高功率传感器，即需要较高功率量才能收集特定传感器数据、读取传感器读数等的传感器。也可以包括设备数据130。在示意性实施例中，设备数据是该设备使用其传感器感测然后进行存储的数据。并非所有所感测的数据都会被存储，一些数据可能会被立即发送到不同的设备。设备数据还可以包括有关设备的信息，诸如记录特定事件发生时的时间戳、能量读数(诸如电池能量读数、太阳能电池板能量读数)、能量累积量、意外能量的量等。这些数据也可以针对特定时间进行存储。设备数据可以被存储在存储器120中。还可以包括通信介质135。该通信介质135可以是有线的、无线的、单线的、上述几种通信介质的组合，也可以是完全不同的类型。通信介质可以是蓝牙发射器。一种设备可以具有多个发射器。该设备可以使用带有存储器的处理器，以使用通信介质接收来自邻近节点的信息，和/或将信息传递给邻近节点。该设备可以能够获取内部读数和传感器读数，并且还可以能够获取某些动作发生时的时间戳。邻近节点可以是网状网络中相距一跳(one jump)(或单跳(one hop))的设备。在一些实施例中，邻近节点可以相距两跳以上。
参照图2，流程图200描述了在本文公开的实施例中设备可以使用的方法。下面示出的方法200的操作旨是示意性的。在一些实施例中，方法200可以通过一个或多个未描述的附加操作来实现，和/或不需要一个或多个所讨论的操作。此外，图2中所示的和下文描述的方法200的操作顺序并不旨在进行限制。
在一些实施例中，方法200可以在一个或多个处理设备(例如数字处理器、模拟处理器、微处理单元、设计用于处理信息的数字电路、和/或用于电子处理信息的机构)中、诸如在处理器115中实现。一个或多个处理设备可以包括响应于电子存储介质上电子存储的指令而执行方法200的一些或全部操作的一个或多个设备。该一个或多个处理设备可以包括通过被专门设计用于执行方法200的一个或多个操作的硬件、固件和/或软件配置的一个或多个设备。
在操作205中，该设备可以初始化。如果该设备尚未被初始化，或者尚未经过一个周期，或者因其他原因需要初始化等，则传感器可以获取光读数，然后确定该光读数将在其整个第一周期长度内保持稳定，从而为传感器提供第一能量预算。这可以通过使传感器读数在当前周期长度内延续来确定。
在一些实施例中，该设备可以在存储器中存储有作为默认的第一周期能量预算的值。传感器还可以确定其当前具有多少功率。该当前功率也可以用于确定第一能量预算。在操作210中，可以启动一个周期。这可以涉及到提供时间戳来标记该周期开始的时间。在操作215中，可以在内部发送报告。该报告可以向预算管理器报告功率事件。该内部报告可以被存储到存储器120中，可以被发送到预算管理器(其也可位于存储器120中)等。该报告可以在每个周期240中多次获取。内部报告可以包括周期内的收入事件，报告周期内的临时支出事件，和/或报告周期内的临时支出率和持续时间。收入事件是指具有事件所采用的单一功率值的事件。临时事件的功率使用取决于事件发生的时间。因此，为了准确描述这些事件，可以将持续时间乘以事件支出率，或者可以使用其他方法。这些内部预算值可以用于确定设备的能量中性进度表。该进度表可能无法实现能量中性，在这种情况下，可以创建接近能量中性的进度表。内部报告事件(诸如传感器读数)可以在报告发送之前收集。在一些实施例中，每个周期可能会有多个读数240。这种内部报告数据也将参照图5进行讨论。
在操作220中，可以向外部设备发送报告。该报告可以包括所收集的传感器和功率状态测量值。该报告可以通过通信介质发送至近旁设备(诸如邻近传感器)、较远设备(诸如几跳之外的发射和接收设备)、控制器、卫星控制器等。在一些实施例中，每个周期245可以获取多个读数。在一些实施例中，外部报告220可以触发250内部报告215。这使得外部报告的速率与内部报告的速率不同，或者也可以将他们绑定在一起。在操作225中，发生结束事件。该结束事件可以包括获取时间戳和/或其他结束动作。在操作230中，可能会发生记录事件。可以被记录的一些数据将参照图6进行讨论。在操作230中，可以获取下一周期操作计划。
参照图3，流程图300公开了一种可以用于确定下一周期操作计划的方法。下面示出的方法300的操作旨在是示意性的。在一些实施例中，方法300可以通过一个或多个未描述的附加操作来实现，和/或方法300的实现不需要一个或多个所讨论的操作。此外，图3中示出的和下文描述的方法300的操作顺序并不旨在进行限制。
在一些实施例中，方法300可以在一个或多个处理设备(例如，数字处理器、模拟处理器、微处理单元、设计为处理信息的数字电路、和/或用于电子处理信息的机构)中实现。
该一个或多个处理设备可以包括响应于电子存储介质上电子存储的指令而执行方法300的一些或全部操作的一个或多个设备。一个或多个处理设备可以包括通过专门设计用于执行方法300的一个或多个操作的硬件、固件和/或软件配置的一个或多个设备。
在操作305中，可以确定当前周期长度。确定周期长度将参照图4进行讨论。在操作310中，使用传感器数据识别来自上一周期的能量累积。在一些实施方案中，当记录225数据时，可以记录上一功率周期累积。在这种情况下，可以查询数据。在一些实施方案中，太阳能电池板的电流和功率在上一周期内定期测量，然后在操作310期间转换为能量累积。参照图7讨论的操作模式可以确定待测量的太阳能功率能量的周期。这可以包括绘制原始功率能量累积图，然后使用梯形法则填补间隙。然后对收入估算进行合并，以转换为能量。也可以使用其他方法。在操作315中，识别来自上一周期的意外功率支出。作为意外功率支出的示例，用户可以启动无线连接，该无线连接将意外消耗功率。无线连接可以是蓝牙连接，该蓝牙连接使用不能定向的非连接通告来发送消息。蓝牙网格代理可以为设备(诸如手机)适配连接(蓝牙网格对每条消息都使用不能定向的非连接通告)。低能量蓝牙必须建立在其中你能够来回通话的连接。手机不会一直接听。蓝牙网格代理采用用于手机的连接，将消息进行翻译——基于通告的媒介与基于连接的媒介之间的桥梁。存在一些可以使用的代理设备，这些代理设备将意外耗电。设备可以在记录事件225期间记录意外支出，该记录事件225在该设备的上一周期期间。在操作320中，可以为当前周期创建预算。预算的创建可以由预算管理器控制。预算创建可以包括使用来自上一周期(其可以是前一周期)的能量累积和来自上一周期的意外操作能耗。当没有上一周期时，诸如在初始化期间，可以通过以下来创建能量预算：获取单个能量读数，将该读数在周期的长度内延续，并以此作为能量预算。能量累积可以来自太阳能功率能量累积装置、若干个太阳能电能累积装置、不同类型的能量累积装置、诸如风力发电等。在一些实施方案中，从来自上一周期的累积能量中减去来自上一周期的意外支出，从而得出能量预算。有时，如在启动阶段期间，上一周期的长度和进行能量预算的当前周期的长度可能不同。在这种情况下，由于能量预算是针对不同的时间确定的，因此可以根据当前的时间长度对当前的预算进行归一化。例如，如果上一周期的长度是当前周期的一半，则当前周期的预算将为2*(上一周期的能量累积-来自上一周期的意外支出)。
在操作325中，使用能量预算来确定操作模式。操作模式决定了例如重启时间间隔、传感器测量时间间隔、报告时间间隔、无线连接时间间隔、配置无线电接收时间间隔、轮询太阳能原始功率收入时间间隔、无线电接收缓存区、继电器计数(例如节点将从邻近节点传递到另一节点的消息数量)等中的一个或多个。在一些实施方案中，通过选择其能量需求低于次高模式但高于次低模式的模式来确定操作模式。可以创建这样的操作模式：睡眠能量、各种时间间隔和其他预定的能量使用动作使得一个周期期间使用的总能量将小于或等于操作预算。在操作330中，使用所选择的操作模式来确定当前操作参数。在一些实施例中，可以将确定操作参数和确定操作模式结合起来。在操作335中，传感器使用当前操作参数在当前周期中运行。这些模式可以具有用于时间间隔、缓存区、计数等的值，当传感器在当前周期内运行时将使用这些值。模式可以确定通信介质可以从邻近节点接收消息和/或可以向邻近节点传递消息的次数。
图4是流程图400，其公开了选择当前周期长度的示例性方法。在某个时刻、例如在初始化期间确定最短周期和最长周期。在操作405中，从当前索引和当前周期长度开始周期长度的确定。最初，例如在设置阶段，索引被发送到0，可以将最短周期设定为45分钟，并且可以将最长周期设置为24小时。在确定点410处，确定索引是否等于0或1。如果是等于0或1，则在操作415中将周期长度设定为初始周期长度。在判定点420处，如果前一周期长度*2等于或大于最长周期长度，则将周期长度设定为最长周期长度。否则，在操作430中，将周期设定为周期长度*(索引-1)*2。因此，如果将初始周期长度设定为45分钟，则第三个周期长度将为45*(3-2)*2＝90分钟，第四个周期长度将为180分钟，以此类推。在操作435中，索引递增；并且在操作440中，程序部分停止，直到需要下一周期长度。这只是确定周期长度的一种方法。另一种周期长度方法可以是每个周期的周期长度的两倍，直到设定了最长周期长度；另一种周期长度方法可以是向每个连续周期增加设定数字，周期长度可以被设定为单一值，等等。
图5是框图500，其公开了周期报告数据505，该数据是可以向预算管理器报告的数据等。报告内容参照图2中的215进行描述。可以报告收入事件510。该报告可以向预算管理器报告，该预算管理器会记录预定使用多少能量、使用了多少所预定的能量、使用了多少意外能量支出等。收入事件是指需要设定的量的能量的事件。在一些系统中，收入事件510的示例包括传感器测量值、无线连接通告消息、传感器设定消息等。临时支出515所需的时间量不定，因此也可以记录支出率520和持续时间525。在一些实施例中，可以将临时支出率520和临时支出持续时间525存储为单个事件量。
图6是框图600，其公开了可以由设备记录的数据。这些数据可以包括以下时间间隔：传感器监听时间间隔620、报告时间间隔630和功率状态测量时间间隔635。这些时间间隔可以基于周期预算的量而改变，能量预算越小，时间间隔越长。数据605还可以包括周期开始的时间戳610、周期结束的时间戳615、当前报告与前一报告之间的时间间隔630、和/或传感器监听时间间隔620，该传感器监听时间间隔620可以限定在其之间获取传感器读数的时间间隔。当存在与设备相关联的多个传感器时，可以存在多个传感器监听时间间隔620。在一些实施例中，与设备相关联的每个传感器都可以具有其自身的传感器监听时间间隔620。在一些实施例中，低功率传感器(诸如温度、湿度、压力)可以共享低功率传感器监听时间间隔。在一些实施例中，高功率传感器可以共享高功率传感器监听时间间隔。在一些实施例中，可以具有用于功率状态测量的时间间隔635，诸如测量太阳能电池板的时间间隔。不同的功率状态可以具有不同的时间间隔，从而存在用于报告太阳能功率的单独时间间隔和用于报告电池功率的单独时间间隔。还可以包括报告时间间隔630。该报告时间间隔可以是设备向不同设备报告其传感器数据和其他信息的频率。不同的设备可以是中央计算机、卫星计算机、传感器等。还可以记录累积的能量640、测得的上一周期功率收入(累积)645和上一功率收入时间戳650等。
图7是示例性简单操作模式图700。在该操作模式的实现中，操作模式基于功率值705。功率值可以是操作预算。当周期长度不同时，功率值可以是归一化的操作预算。当功率值为0 715时，间隔(其可以包括传感器监听时间间隔、报告时间间隔、传输配置时间间隔和功率累积(例如，以LUX或其他单位表示)轮询时间间隔)被设定为较高值。这样可以减少轮询事件，降低能耗。例如，勒克斯发布时间间隔710设定为60分钟720，其中传感器监听时间间隔设定为30分钟。当功率值(例如能量预算)较大时，诸如为100 725，则时间间隔较短，诸如将传感器监听时间间隔设定为5分钟，将勒克斯(太阳能功率能量)轮询时间间隔设定为5分钟730。
III.设备实施例
参照图8中的800，示出了设备805，该设备805可以全部或部分用于本文公开的任何实施例中。该设备805可以是确定建筑物的舒适度的建筑物控制系统的一部分，可以是控制浇水和其他农业功能的园艺操作的一部分，可以控制用于科学实验的数值，或者可以具有其他用途。该设备可以包括能量采集部分810。该能量采集部分810可以包括一个或多个太阳能电池、风力采集部分、当电力设备上具有有足够可用电力时可以采集能量的寄生电力采集部分等。能量存储元件815可以与能量采集部分810相关联，使得能量存储元件815存储能量采集部分收集的能量。能量存储元件815可以是电池。该电池的电量可以足够使用一年，也可以足够使用五年、十年、若干个月等。处理器和存储器元件830可以包括处理器和存储器。处理器可以是微处理器、微控制器单元等。处理器可以包括高效信号处理、低功耗、低成本和/或可编程输入/输出外围设备。
还可以包括其他特征。存储器可以是易失性存储器，诸如随机存取存储器(RAM)或非易失性只读存储器(ROM)。RAM可以是静态RAM、动态RAM或其他类型。ROM可以是屏蔽ROM、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)等。处理器和存储元件830可以包括计算机程序835，该计算机程序可以做出某些决定(诸如向何处发送数据)，可以进行计算等。存储器内还可以存储已编目支出840。这些已编目支出可以是各种动作所需的能量的量，诸如配置、报告各种行为、收集感测数据、感测——设备可以具有一个以上的感测设备，每个单独的传感器可以具有单独的能量使用要求、传输信息、更改设备设定、唤醒等。
设备可以具有一个或多个与之相关联的传感器部分825。这些传感器部分可以包括空气温度传感器、辐射温度传感器、大气压力传感器、声压传感器、室内空气质量传感器(其可以是挥发性有机化合物传感器、CO2浓度传感器)、光强度传感器、占用检测传感器、占用映射传感器、占用速度传感器等。还可以包括发射器部分820，其可以是有线的、无线的、单线的、上述几种方式的组合，或者可以完全是单独的类型。发射器可以是蓝牙发射器。发射器部分可以包括多个发射器。发射器可以配置为从实体和向实体发送和接收信息，其中实体可以是传感器、控制器、卫星控制器、主计算机等。
参照图9，流程图900描述了可以由本文公开的实施例中的设备使用的方法。下面示出的方法900的操作旨在是示意性的。在一些实施例中，方法900可以通过一个或多个未描述的附加操作来实现，和/或不需要所讨论的一个或多个操作来实现。此外，图9中示出的和下文描述的方法900的操作的顺序并不旨在进行限制。
在一些实施例中，方法900可以由存储在处理器和存储器元件、一个或多个处理设备(例如，数字处理器、模拟处理器、微处理单元、设计用于处理信息的数字电路、和/或用于电子处理信息的机构)中、诸如处理器和存储器元件830中的程序905来实现。一个或多个处理设备可以包括响应于电子存储介质上电子存储的指令而执行方法900的一些或全部操作的一个或多个设备。一个或多个处理设备可以包括通过专门设计用于执行方法900的一个或多个操作的硬件、固件和/或软件配置的一个或多个设备。
在操作910中，确定周期长度。这参照图4进行了更详细的描述。在操作915中，确定上一次收集的功率，该功率可以由能量采集部分收集。在一些实施例中，收集的功率的量以设定时间间隔在一个时间点处被测量。然后，通过在时间间隔点之间进行外推来测量所收集的功率。这种外推法可以包括使用梯形法则来确定所创建的梯形下方的面积、积分或其他方法。在一些实施例中，对先前几个周期内使用的功率的量进行平均。在一些实施例中，计算先前几个周期中使用的功率的量的中值。在一些实施例中，计算先前几个周期中使用的功率的量的平均值。在一些实施例中，使用的周期数是可变的，例如取决于传感器运行了多长时间、是否存在任何超过或低于阈值的值等。在操作920中，确定上一周期中的意外功耗。该意外功耗包括使用功率但不属于设备的进度表的一部分的事件。这可以包括用户向传感器提出某些请求，诸如意外报告、重置等。在一些实施例中，获取几个周期内意外功率使用的中值。在一些实施例中，获取几个周期内意外功率使用的平均值。在一些实施例中，使用的周期数是可变的，例如取决于设备运行了多长时间，是否存在任何超过或低于阈值的值等。在操作925中，在一些实施例中，确定可用的电池功率的量。在一些实施例中，获取几个周期内电池功率可用性的平均值。在一些实施例中，所使用的周期次数是可变的，例如取决于传感器运行了多长时间、是否存在任何超过或低于阈值的值等。
在操作930中，在一些实施例中，确定用于当前周期的能量预算。在一些实施例中，先前收集的功率的量减去先前使用的意外功率就是能量预算。在一些实施例中，在计算中使用可用的电池功率的量。在操作935中，将周期长度归一化。如果当前周期长度与上一周期长度或先前的周期长度不同，则应将分配给当前周期的能量的量归一化。在操作940中，使用能量预算来确定操作模式。关于操作预算的更多信息可以参照图7得到。在操作945中，使用操作模式来确定传感器采样率。在一些实施例中，传感器部分可以被分成高功率传感器部分和低功率传感部分。高功率传感器部分和低功率传感器部分可以具有单独的传感器采样率。操作模式因此可以包括各自不同的采样率。在一些实施例中，传感器被分成其他组，其中每个传感器组有不同的采样率。
IV.方法实施例
参照图10，流程图1000描述了由本文公开的实施例中的设备可以使用的方法。下面示出的方法1000的操作旨在是示意性的。在一些实施例中，方法1000可以通过一个或多个未描述的附加操作来实现，和/或不需要一个或多个所讨论的操作来实现。此外，图9中示出的和下文中描述的方法1000的操作的顺序并不旨在进行限制。
在一些实施例中，方法1000可以在一个或多个处理设备(例如数字处理器、模拟处理器、微处理单元、被设计为处理信息的数字电路、和/或用于电子处理信息的机构)中实现，诸如在处理器115和存储器120中实现。一个或多个处理设备可以包括响应于电子存储介质上电子存储的指令而执行方法1000的一些或全部操作的一个或多个设备。一个或多个处理设备可以包括通过专门设计用于执行方法1000的一个或多个操作的硬件、固件和/或软件配置的一个或多个设备。
在操作1005中，检测设备在第一时间期间使用的意外能耗。意外能耗可以是设备未计划的动作所使用的能量。这些动作可以包括用户请求、意外重启等。第一时间可以是当前周期之前的一个周期、先前几个周期的平均值、先前几个周期的中值、选定的周期，意外能耗高于或低于阈值的周期可以忽略，或者可以选择其他方式来确定第一时间。在1010中，确定设备在第一时间期间存储的太阳能的量。该第一时间可以是当前周期之前的周期、先前几个周期的平均值、先前几个周期的中值、选定的周期等。在一些实施例中，意外能耗高于或低于阈值的周期可以被忽略。也可以选择其它方式来确定第一时间。在操作1015中，使用由设备存储的太阳能的量和意外功耗来确定操作预算。在一些实施例中，从第一时间期间存储的太阳能中减去第一时间的意外能耗。操作预算可以针对设定的时间，诸如周期长度。该周期长度可以不同于用于确定操作预算的第一周期长度。在这种情况下，可以根据时间差对预算量进行归一化。例如，如果操作预算周期长度为45分钟(第一时间)，但是当前周期长度(第二时间)为90分钟，是第一时间的两倍，则第二时间的操作预算将加倍。在操作1020中，使用操作预算来设定操作模式。在一些实施例中，设定操作模式包括为设备设定进度表。进度表可以是传感器采样的时间间隔或一系列时间间隔、设备报告的时间间隔或一系列时间间隔、能源输出(诸如太阳能)采样的时间间隔或一系列时间间隔等。在操作1025中，使用操作模式运行设备。在操作1025中，运行设备可以包括确定一个或多个传感器动作值。传感器动作值可以包括设备重启时间间隔、感测时间间隔、报告时间间隔、无线连接时间间隔、配置RX时间间隔、太阳能功率能量轮询时间间隔、太阳能功率继电器计数、或不同的时间间隔或计数。太阳能功率继电器计数决定了设备在当前周期期间能够从一个设备传送到另一个设备的消息的数量。
鉴于该技术的原理可以应用于许多可能的实施例，应该认识到，所示的实施例只是示例，不应被视为对本发明的范围的限制。例如，本文所述的系统和工具的各种部件可以在功能和用途上进行组合。因此，申请人要求将属于这些权利要求的范围和精神内的所有主题作为其发明。

Claims (20)

1.一种设备，该设备包括：
太阳能电池板；电池；第一通信介质；带有存储器的处理器；和设备数据；其中，所述设备在操作上能够使用所述带有存储器的处理器来执行以下：
使用所述设备数据识别来自上一周期的太阳能功率能量累积；
识别来自上一周期的意外操作能耗；
使用来自上一周期的太阳能功率能量累积和来自上一周期的意外操作能耗，来创建能源预算；
基于所述能量预算确定操作模式；
基于所述操作模式，确定当前操作参数；以及
使用所述当前操作参数，在当前周期长度内运行所述设备。
2.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括：索引、第一周期长度和最长周期长度，其中，第二周期长度等于所述第一周期长度，其中，所述索引对于每个周期递增，并且其中，第三周期长度和后续周期长度等于所述第一周期长度*(索引-2)*2，直到后续周期长度≤所述最长周期长度。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，该设备在操作上能够使用所述带有存储器的处理器，以使用所述第一通信介质接收来自邻近节点的消息。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，该设备在操作上能够使用所述带有存储器的处理器，以通过获取来自所述太阳能电池板的功率读数并确定上一周期的太阳能功率能量累积等于在当前周期长度内延续的传感器读数，来创建所述能量预算。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，该设备在操作上能够使用所述带有存储器的处理器，以基于所述操作模式选择所述第一通信介质的通信范围。
6.根据权利要求5所述的设备，该设备还包括第二通信介质，并且其中，所述设备在操作上能够使用所述带有存储器的处理器，以基于所述操作模式选择使用所述第一通信介质或所述第二通信介质进行通信。
7.根据权利要求6所述的设备，该设备还包括支出预算，并且其中，所述支出预算包括将来自上一周期的太阳能功率能量累积减去来自上一周期的意外操作能耗，为当前周期长度进行归一化。
8.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括传感器，并且其中，所述传感器包括温度传感器、辐射温度传感器、湿度传感器、CO2传感器、挥发性有机化合物传感器、大气压力传感器、光照度传感器、占用映射传感器、占用检测传感器、或占用速度传感器。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，上一周期内的太阳能电池板能量累积包括测量在上一周期中的时间间隔期间所述太阳能电池板的原始功率收入，以产生所测量的原始功率。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，使用梯形法则估算所测量的原始功率。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一通信介质包括无线发射器、单线通信线路或专用传输线路。
12.一种具有能量管理的设备，该设备包括：能量采集部分，该能量采集部分被配置为从所述设备的外部的光线中采集能量；
能量存储元件，该能量存储元件与所述能量采集部分相关联；
传感器部分；
发射器，该发射器被配置为将信息从所述设备发送到实体；
处理和存储器元件，该处理和存储器元件包括计算机程序，所述计算机程序在操作上能够确定由所述能量采集部分在第一周期时间期间收集的能量的量；
所述计算机程序在操作上能够使用由所述能量采集部分在第一周期时间期间收集的能量的量来确定用于第二周期时间的能量预算；
所述计算机程序在操作上能够使用用于第二周期时间的能量预算来确定用于所述第二周期时间的操作模式，其中，所述操作模式包括传感器报告时间间隔、数据报告率或发射器范围；以及
所述计算机程序在操作上能够使用所述操作模式以在第二周期时间运行。
13.根据权利要求12所述的设备，该设备还包括计算机程序，该计算机程序在操作上能够确定由所述能量存储元件在第一时间期间存储的能量的量，并且还包括使用所存储的能量的量来确定用于第二时间的能量预算。
14.根据权利要求13所述的设备，该设备还包括计算机程序，该计算机程序在操作上能够确定用于第一周期的意外功耗量，并且其中，所述计算机程序在操作上能够从在第一周期期间由所述能量采集部分收集的能量的量中减去用于第一周期的意外功耗量，以确定用于第二周期时间的能量预算。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述计算机程序被配置为确定后续周期时间，使得当周期编号＝0以及周期编号＝1时，周期时间＝最短周期时间，否则周期时间＝最短周期时间*(周期编号-1)*2，直到周期时间＝最长周期时间。
16.根据权利要求15所述的设备，该设备还包括高功率传感器部分和低功率传感器部分，并且其中，所述高功率传感器部分和所述低功率传感器部分基于用于第二周期时间的操作模式而具有单独的传感器采样率。
17.一种由一个或多个计算机实现的设备太阳能电池管理方法，所述计算机具有存储器和一个或多个处理器，所述方法包括：
检测设备在第一时间期间使用的意外能耗；
检测由所述设备在第一时间期间存储的太阳能的量；
使用由所述设备存储的太阳能的量和意外能耗来确定操作预算；
使用所述操作预算设定操作模式；以及
使用所述操作模式运行所述设备。
18.根据权利要求17所述的设备太阳能电池管理方法，其中，设定所述操作模式还包括为所述设备设定进度表。
19.根据权利要求18所述的设备太阳能电池管理方法，其中，设定操作模式还包括确定传感器动作值。
20.根据权利要求19所述的设备太阳能电池管理方法，其中，设备动作值包括设备重启时间间隔、感测时间间隔、报告时间间隔、无线连接时间间隔、配置RX时间间隔、太阳能功率能量轮询时间间隔或太阳能功率继电器计数。
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