TWI593208B - Non-contact passive data acquisition system, method and passive data acquisition device - Google Patents

Description

非接觸式無源資料採集系統、方法及無源資料採集裝置

本發明關於感測器領域，尤其關於一種非接觸式無源資料採集系統、方法及無源資料採集裝置。

隨著物聯網技術的發展，基於感測器的資料採集系統越來越多，但當前所有的資料採集系統的感測器無源資料採集裝置都是使用電池或者導線外部供電兩種方式。例如現有的生理資料採集穿戴產品都使用可充電電池或一次性電池進行供電，需經常對電池進行充電或者更換，造成使用不便；結構需考慮電池放置，導致體積大、重量重，使用者穿戴不便。

本發明要解決的技術問題在於，針對先前技術的上述使用不便、體積大、重量重的缺陷，提供一種非接觸式無源資料採集系統、方法及無源資料採集，使用方便、體積小、重量輕。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：建構一種無源資料採集裝置，包括第一主控模組及採集模組，該無源資料採集裝置還包括：第一電磁耦合模組，用於在該第一主控模組的控制下，通過磁耦合的方式接收來自移動 終端的磁能，並將所接收的磁能轉換成電能；電源轉換模組，用於在該第一主控模組的控制下，對該第一電磁耦合模組輸出的電能進行電轉換，以為該第一主控模組和該採集模組供電。

在本發明所述的無源資料採集裝置中，該無源資料採集裝置還包括第一無線通訊模組，而且，該第一無線通訊模組用於在該第一主控模組的控制下，接收來自移動終端的資料採集命令、及將該採集模組所採集的資料發送至移動終端。

本發明還建構一種非接觸式無源資料採集系統，包括無源資料採集裝置和移動終端，該無源資料採集裝置包括：第一主控模組及與該第一主控模組連接的採集模組、第一電磁耦合模組、電源轉換模組，該移動終端包括第二主控模組及與該第二主控模組連接的第二電磁耦合模組、及電池模組，其中該第二電磁耦合模組用於在該第二主控模組的控制下，將該電池模組輸出的電能轉換成磁能，並通過磁耦合的方式輸送該磁能；該第一電磁耦合模組用於在該第一主控模組的控制下，通過磁耦合的方式接收來自移動終端的磁能，並將所接收的磁能轉換成電能；該電源轉換模組，用於在該第一主控模組的控制下，對該第一電磁耦合模組輸出的電能進行電轉換，以為該第一主控模組和該採集模組供電。

在本發明所述的非接觸式無源資料採集系統中，該無源資料採集裝置還包括第一無線通訊模組，該移動終端還 包括第二無線通訊模組，而且，該第二無線通訊模組用於在該第二主控模組的控制下，與該第一無線通訊模組建立連接後，向該第一無線通訊模組發送資料採集命令、及接收該第一無線通訊模組所發送的採集資料；該第一無線通訊模組用於在該第一主控模組的控制下，與該第二無線通訊模組建立連接後，接收該第二無線通訊模組所發送的資料採集命令、及將該採集模組所採集的資料發送至該第二無線通訊模組。

在本發明所述的非接觸式無源資料採集系統中，該移動終端還包括顯示模組和/或存儲模組，而且，該第二主控模組，用於對所接收的資料進行分析處理；該顯示模組用於對處理後的資料進行顯示；該存儲模組用於對處理後的資料進行存儲。

在本發明所述的非接觸式無源資料採集系統中，該第二電磁耦合模組和該第二無線通訊模組積體設置；及/或該第一電磁耦合模組和該第一無線通訊模組積體設置。

在本發明所述的非接觸式無源資料採集系統中，該第一無線通訊模組和該第二無線通訊模組分別為相匹配的光無線通訊模組、聲無線通訊模組、群蜂(ZigBee)模組、藍牙模組或2.4G模組。

本發明還建構一種非接觸式無源資料採集方法，在移動終端靠近無源資料採集裝置時，進行以下步驟：無源資料採集裝置接收移動終端發送的交變磁場，並將所接收的交變磁場轉換成電能；無源資料採集裝置對該電能進行電 轉換，並進行初始化；無源資料採集裝置在收到移動終端所發送的連接資訊後，與移動終端建立連接；及無源資料採集裝置在收到移動終端所發送的資料採集命令後，根據該資料採集命令採集相應的資料，並通過無線的方式發送至移動終端。

在本發明所述的非接觸式無源資料採集方法中，還包括：移動終端在接收到無源資料採集裝置所發送的資料後，對該資料進行分析處理。

在本發明所述的非接觸式無源資料採集方法中，還包括：移動終端對分析處理後的資料進行存儲及/或顯示。

實施本發明的技術方案，通過電磁耦合的方式實現無源資料採集裝置的能量供給，從而使得無源資料採集裝置無需配備供電導線或電池、電壓適配器，因此結構簡單、體積小、重量輕，而且，避免電池供電情況下頻繁更換電池或充電，方便使用者使用。

10‧‧‧無源資料採集裝置

11‧‧‧第一主控模組

12‧‧‧採集模組

13‧‧‧第一電磁耦合模組

14‧‧‧第一無線通訊模組

15‧‧‧電源轉換模組

20‧‧‧移動終端

21‧‧‧第二主控模組

22‧‧‧電池模組

23‧‧‧第二電磁耦合模組

24‧‧‧第二無線通訊模組

200-224‧‧‧步驟

S1-S4‧‧‧步驟

下面將結合圖式及實施例對本發明作進一步說明。

圖1是本發明非接觸式無源資料採集系統實施例一的邏輯結構圖。

圖2是本發明非接觸式無源資料採集方法實施例一的流程圖。

圖3是本發明非接觸式無源資料採集方法實施例二的流程圖。

圖1是本發明非接觸式無源資料採集系統實施例一的邏輯結構圖，該非接觸式無源資料採集系統包括無源資料採集裝置10和移動終端20，該無源資料採集裝置10可至少為下列中的一種：心電感測器、血壓感測器、體溫感測器、血糖感測器、濕度感測器。移動終端20例如為智慧手機、平板電腦等。其中，無源資料採集裝置10包括：第一主控模組11、採集模組12、第一電磁耦合模組13、第一無線通訊模組14和電源轉換模組15。移動終端20包括第二主控模組21、電池模組22、第二電磁耦合模組23和第二無線通訊模組24，另外，還需說明的是，第一主控模組11是無源資料採集裝置10的核心控制器，負責控制採集模組12和第一無線通訊模組14。第二主控模組21是移動終端20的核心控制器，負責承載資料收集分析軟體及控制第二電磁耦合模組23和第二無線通訊模組24工作。

當移動終端20靠近無源資料採集裝置10時，在移動終端20中，第二電磁耦合模組23用於在第二主控模組21的控制下，將電池模組22輸出的電能轉換成磁能，並通過磁耦合的方式輸送該磁能。在無源資料採集裝置10中，第一電磁耦合模組13用於在第一主控模組11的控制下，通過磁耦合的方式接收來自移動終端20的磁能，並將所接收的磁能轉換成電能。電源轉換模組15用於在第一主控模組11的控制下，將第一電磁耦合模組13輸出的電能進行電轉換，以為第一主控模組11、採集模組12和第一無線通訊模組14供電。這樣，可通過電磁耦合的方式實現無源資 料採集裝置10的能量供給，從而使得無源資料採集裝置10無需配備供電導線或電池、電壓適配器，因此結構簡單、體積小，而且，避免了電池供電情況下頻繁更換電池或充電，方便使用者使用。

關於移動終端20靠近無源資料採集裝置10，在此需說明的是，靠近距離主要與第二電磁耦合模組23的發射磁場強度、第一電磁耦合模組13的線圈匝數等因素有關，另外還與外界干擾因素有關。例如，在一個實施例中，要求保證在移動終端20與無源資料採集裝置10的距離小於10cm都能夠正常感應，可設置第二電磁耦合模組23在距離第一電磁耦合模組13的感應線圈10cm處的磁場強度為4.2A/m，而且，第一電磁耦合模組13的感應線圈匝數為18圈。

該無源資料採集裝置10除了可實現無線供電外，還可實現無線通訊。在移動終端20中，第二無線通訊模組24用於在第二主控模組21的控制下，與第一無線通訊模組14建立連接後，向第一無線通訊模組14發送資料採集命令、及接收第一無線通訊模組14所發送的採集資料。在無源資料採集裝置10中，採集模組12用於在第一主控模組11的控制下，進行資料採集。第一無線通訊模組14用於在第一主控模組11的控制下，與第二無線通訊模組24建立連接後，接收第二無線通訊模組24所發送的資料採集命令、及將採集模組12所採集的資料發送至第二無線通訊模組24。這樣，該無源資料採集裝置10也無需配備通訊導 線，進一步使得結構簡單、體積小、使用者使用方便。

當然，在其它的一些實施例中，該無源資料採集裝置10與移動終端20的通訊方式還可為有線方式，例如，通過USB、同軸電纜等進行通訊。

較佳地，移動終端20可進一步包括顯示模組及/或存儲模組，其中，第二主控模組21在對所接收的資料進行分析處理後，顯示模組用於對處理後的資料進行顯示。存儲模組用於對處理後的資料進行存儲，以方便使用者即時查看或需要時調用。

較佳地，在無源資料採集裝置10中，第一電磁耦合模組13和第一無線通訊模組14可積體設置。同樣地，在移動終20端中，第二電磁耦合模組23和第二無線通訊模組24可積體設置，例如，在智慧手機中積體資料彙集器或安裝積體資料彙集器的SIM卡或SD卡。這樣，可通過同一通道同時進行無線供電和無線通訊。

較佳地，第一無線通訊模組14和第二無線通訊模組24為實現無線收發通訊的電路模組，通訊的介質方式、協定、頻率可以有多種方式，例如，第一無線通訊模組14和第二無線通訊模組24分別為相匹配的光無線通訊模組、聲無線通訊模組、ZigBee模組、藍牙模組或2.4G模組。

圖2是本發明非接觸式無源資料採集方法實施例一的流程圖，在移動終端靠近無源資料採集裝置時，可進行以下步驟：S1.無源資料採集裝置接收移動終端發送的交變 磁場，並將所接收的交變磁場轉換成電能；S2.無源資料採集裝置對該電能進行電轉換，並進行初始化；S3.無源資料採集裝置在收到移動終端所發送的連接資訊後，與移動終端建立連接；及S4.無源資料採集裝置在收到移動終端所發送的資料採集命令後，根據該資料採集命令採集相應的資料，並通過無線的方式發送至移動終端。

較佳地，在無源資料採集裝置將所採集的資料發送至移動終端後，移動終端還可對這些資料進行分析，並進行顯示和/或存儲。

圖3是本發明非接觸式無源資料採集方法實施例二的流程圖，在該實施例的非接觸式無源資料採集方法中，初始時，在步驟200中，無源資料採集裝置處於斷電狀態。當需要該無源資料採集裝置工作時，在步驟212中，將移動終端靠近無源資料採集裝置，並在步驟213中啟動移動終端的資料收集分析軟體。在步驟214中，移動終端的第二電磁耦合模組開始持續發送交變磁場。當無源資料採集裝置通過耦合的方式接收到該交變磁場後，在步驟201中，其第一電磁耦合模組將接收的交變磁場轉換成電能，然後，在步驟202中，其電源轉換模組將該電能進行電轉換，就可為採集模組、第一主控模組、第一無線通訊模組供電。在步驟203中，無源資料採集裝置的第一主控模組、採集模組、第一無線通訊模組分別進行初始化。

在初始化後，移動終端在步驟215中通過其第二無線通訊模組發送連接資訊。無源資料採集裝置在步驟204中 判斷其第一無線通訊模組是否接收到該連接資訊，若否，則重複執行該步驟；若是，則在步驟205中通過其第一無線通訊模組發送連接回應資訊。移動終端在步驟216中判斷其第二無線通訊模組是否接收到該連接回應資訊，若否，則重複執行步驟215；若是，則說明移動終端與無源資料採集裝置已建立連接。

在移動終端與無源資料採集裝置建立連接後，在步驟217中，移動終端通過其第二無線通訊模組發送資料採集命令。無源資料採集裝置在步驟206中判斷其第一無線通訊模組是否收到該命令資訊，若否，則重複執行該步驟；若是，則在步驟207中通過其第一無線通訊模組發送命令確認資訊。接著，移動終端在步驟218中判斷其第二無線通訊模組是否收到該確認資訊，若否，則重複執行步驟217；若是，則在步驟219中將其第二無線通訊模組切換到接收狀態。然後，無源資料採集裝置的採集模組在步驟208中開始根據採集命令採集相應的資料，並在步驟209中，將該資料通過其第一無線通訊模組進行發送，而且，在步驟210中判斷資料是否發送完成，若否，則一直執行步驟209；若是，則確認資料發送完成。同時，移動終端在步驟220中判斷其第二無線通訊模組是否接收到該資料，若否，則重複執行該步驟；若是，則在步驟221中判斷本次數據是否已接收完，若否，則重複執行步驟220；若是，則在步驟222中確定所需要採集的資料都已收集完成。

當資料發送完成後，在無源資料採集裝置側，在步驟 211中，無源資料採集裝置判斷是否斷開供電，若否，則重複執行步驟206；若是，則回到步驟200的初始斷電狀態。在移動終端側，在步驟223中，資料收集分析軟體開始分析接收到的資料並顯示結果，然後在步驟224中退出該程式，並關閉其第二電磁耦合模組。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的申請專利範圍之內。

10‧‧‧無源資料採集裝置

11‧‧‧第一主控模組

12‧‧‧採集模組

13‧‧‧第一電磁耦合模組

14‧‧‧第一無線通訊模組

15‧‧‧電源轉換模組

20‧‧‧移動終端

21‧‧‧第二主控模組

22‧‧‧電池模組

23‧‧‧第二電磁耦合模組

24‧‧‧第二無線通訊模組

Claims (10)

1. 一種無源資料採集裝置，用於可穿戴裝備，包括第一主控模組、採集模組，該採集模組用於在該第一主控模組的控制下，進行資料採集，該無源資料採集裝置還包括：第一電磁耦合模組，用於在該第一主控模組的控制下，通過磁耦合的方式接收來自移動終端的磁能，並將所接收的磁能轉換成電能；及電源轉換模組，用於在該第一主控模組的控制下，對該第一電磁耦合模組輸出的電能進行電轉換，以為該第一主控模組和該採集模組供電。
2. 如請求項1所記載的無源資料採集裝置，其中該無源資料採集裝置還包括第一無線通訊模組，且該第一無線通訊模組用於在該第一主控模組的控制下，接收來自移動終端的資料採集命令、及將該採集模組所採集的資料發送至該移動終端。
3. 一種非接觸式無源資料採集系統，包括如請求項1所記載的無源資料採集裝置和移動終端，該無源資料採集裝置包括：第一主控模組及與該第一主控模組連接的採集模組、第一電磁耦合模組、及電源轉換模組；該移動終端包括第二主控模組及與該第二主控模 組連接的第二電磁耦合模組、及電池模組；該第二電磁耦合模組用於在該第二主控模組的控制下，將該電池模組輸出的電能轉換成磁能，並通過磁耦合的方式輸送該磁能；該第一電磁耦合模組用於在該第一主控模組的控制下，通過磁耦合的方式接收來自該移動終端的磁能，並將所接收的該磁能轉換成電能；該電源轉換模組用於在該第一主控模組的控制下，對該第一電磁耦合模組輸出的電能進行電轉換，以為該第一主控模組和該採集模組供電。
4. 如請求項3所記載的非接觸式無源資料採集系統，其中該無源資料採集裝置還包括第一無線通訊模組，該移動終端還包括第二無線通訊模組；該第二無線通訊模組用於在該第二主控模組的控制下，與該第一無線通訊模組建立連接後，向該第一無線通訊模組發送資料採集命令、及接收該第一無線通訊模組所發送的採集資料；該第一無線通訊模組用於在該第一主控模組的控制下，與該第二無線通訊模組建立連接後，接收該第二無線通訊模組所發送的資料採集命令、及將該採集模組所採集的資料發送至該第二無線通訊模組。
5. 如請求項4所記載的非接觸式無源資料採集系統，其中該移動終端還包括顯示模組及/或存儲模組；該第二主控模組用於對所接收的資料進行分析處理；該顯示模組用於對處理後的資料進行顯示；該存儲模組用於對處理後的資料進行存儲。
6. 如請求項4所記載的非接觸式無源資料採集系統，其中該第二電磁耦合模組和該第二無線通訊模組積體設置；該第一電磁耦合模組和該第一無線通訊模組積體設置。
7. 如請求項4所記載的非接觸式無源資料採集系統，其中該第一無線通訊模組和該第二無線通訊模組分別為相匹配的光無線通訊模組、聲無線通訊模組、群蜂(ZigBee)模組、藍牙模組或2.4G模組。
8. 一種非接觸式無源資料採集方法，其在移動終端靠近如請求項1所記載的無源資料採集裝置時，進行以下步驟：該無源資料採集裝置接收該移動終端發送的交變磁場，並將所接收的該交變磁場轉換成電能；該無源資料採集裝置對該電能進行電轉換，並進 行初始化；該無源資料採集裝置在收到該移動終端所發送的連接資訊後，與該移動終端建立連接；及該無源資料採集裝置在收到該移動終端所發送的資料採集命令後，根據該資料採集命令採集相應的資料，並通過無線的方式發送至該移動終端。
9. 如請求項8所記載的非接觸式無源資料採集方法，其中還包括：該移動終端在接收到該無源資料採集裝置所發送的資料後，對該資料進行分析處理。
10. 如請求項9所記載的非接觸式無源資料採集方法，其中還包括：該移動終端對分析處理後的資料進行存儲及/或顯示。