[發明專利]基于WIA-PA無線通信模塊的采集終端及其電源管理監測方法

有效

• 申請號: 201410830092.6
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN105788205B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 劉東;趙雪峰;丁寧;杜方;孫金;牛福來;蘇成鑫;張鋒;張二鵬;張陽陽;張健
• 申請（專利權）人: 沈陽中科奧維科技股份有限公司
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;G06F1/3212
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

本發明涉及通信領域中的工業無線傳感網絡技術，具體地說是一種基于WIA?PA無線通信模塊的采集終端及其電源管理監測方法，WIA?PA無線通信模塊一端通過串口與MCU模塊連接，與MCU模塊雙向通信連接，另一端通過GPIO連接到MCU模塊，WIA?PA無線通信模塊還通過GPIO連接電源管理模塊；傳感器模塊連接MCU模塊，MCU模塊通過GPIO接口連接顯示模塊，電源管理模塊連接WIA?PA無線通信模塊、MCU模塊、傳感器模塊以及顯示模塊。本發明通過WIA?PA無線通信模塊對采集終端的工作任務進行統一管理，可以降低采集終端的工作能耗和待機能耗，提高電池的放電容量，延長采集終端的電池使用壽命；可以準確可靠的預測剩余電量和剩余電池使用時間。

技術領域

本發明涉及通信領域中的工業無線傳感網絡技術，具體地說是一種基于WIA-PA無線通信模塊的采集終端及其電源管理監測方法。

背景技術

近年來物聯網技術的迅速發展，針對物聯網技術的采集終端應運而生，這些采集終端主要提高人的泛在感知，為自動控制或人工干預控制提供識別數據。可以說物聯網中的采集終端是將自動化技術、通信技術、信息技術進行的一個融合。

目前一些無線采集終端采用的無線技術具有多樣性，主要采用移動通信技術、WLAN、ZIGBEE、WIA-PA、WirelessHART以及使用ISM頻段的其他無線通信技術。無論采用哪一種無線技術，采集終端面臨的最大問題都是供電問題。

采集終端的主要硬件結構是采用電池、傳感器、顯示模塊、采集板卡、無線通信模塊組成。一些廠家的采集終端沒有將各個硬件模塊看做一個整體進行統一的管理；一些廠家雖然進行了統一的管理但是采用的無線模塊只是無線收發功能或者只有簡單的網絡管理功能，沒有很好的網絡管理來避免干擾帶來的數據重傳進而引起的能耗增加；一些廠家雖然進行了統一的管理，采用的無線模塊也具有很好的網絡管理功能來避免干擾提高數據成功率，但是采集板卡和無線模塊始終是一個并行的工作關系，在軟件上沒有很好的管理機制導致能耗的增加。

除了能耗無法進行有效的管理外，采集終端無法給用戶提供可靠有效的剩余電量使用時間。僅采用電池電壓的預測方式對于電池的使用壽命預測，由于電池特性不同，預測非常不準確。有預測還有很長時間的使用壽命，采集終端卻無法正常工作；有預測沒有使用壽命，電池仍然可以使用很長時間。這種情況的出現給用戶帶來使用、維護上的不便。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種采集終端和電源管理監測方法，可以對耗電進行有效的管理以達到更低的功耗并能準確可靠的預測剩余使用壽命。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

一種基于WIA-PA無線網絡的采集終端，WIA-PA無線通信模塊一端通過串口與MCU模塊連接，與MCU模塊雙向通信連接，另一端通過GPIO連接到MCU模塊，發送控制信號，并接收MCU模塊發出的控制信號，與MCU模塊進行雙向控制；WIA-PA無線通信模塊還通過GPIO連接電源管理模塊；

傳感器模塊連接MCU模塊，將采集的模擬信號發送到MCU模塊進行A/D轉換；

MCU模塊通過GPIO接口連接顯示模塊，發送控制信號到顯示模塊顯示物理量信息、警告信息以及采集終端的儀表參數信息；

電源管理模塊連接WIA-PA無線通信模塊、MCU模塊、傳感器模塊以及顯示模塊，對模塊進行供電控制。

所述WIA-PA無線通信模塊包括WIA-PA芯片、存儲單元、收發器單元、功率放大單元和濾波單元；WIA-PA芯片與存儲單元、收發器單元連接；收發器單元與功率放大單元、濾波單元順序連接。

所述WIA-PA芯片采用CPU芯片，用于實現WIA-PA無線通信協議棧，該芯片包括串口、SPI接口和I/O控制接口；

所述收發器單元采用調制解調芯片，具有SPI接口和RF射頻接口；