一种零功耗的节点设备的工作方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种零功耗的节点设备的工作方法及系统，涉及零功耗设备技术领域，包括能量采集模块、能量管理模块以及终端处理器；所述能量采集模块以及能量管理模块与终端处理器通讯连接；所述能量采集模块用于对节点设备周围的能量进行采集；所述能量管理模块用于将能量采集模块采集得到的直流电压转换为稳定电压并将能量进行储存；所述终端处理器包括采集管理单元、存储单元以及信号处理单元；本发明专利技术对现有的零功耗设备进行改进，以解决现有零功耗设备的能量获取方式单一，非必要的能量损耗过多的问题。耗过多的问题。耗过多的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种零功耗的节点设备的工作方法及系统


[0001]本专利技术涉及零功耗设备
，尤其涉及一种零功耗的节点设备的工作方法及系统。

技术介绍

[0002]零功耗通信是一种使用射频能量采集、反向散射和低功耗计算等的关键技术。其最大的特点是可以采集空间中的无线电波获得能量，以驱动移动终端工作；同时，它还可以用反向散射和低功耗计算技术，使得零功耗终端实现极其简单的射频和基带电路结构。简而言之，就是有望实现免电池终端，满足超低功耗、极小尺寸和极低成本的物联网通信需求，从而极大降低终端的终端成本、尺寸和电路能量功耗。
[0003]现有的零功耗设备主要结合射频能量采集技术、反向散射技术和低功耗运算技术，以实现设备节点不携带供电电池的优势，但当环境中的射频能量很小时，无法仅仅通过射频能量满足零功耗设备以及低功耗运算的需求，鉴于此，有必要对现有的零功耗设备进行改进。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术通过对光能、射频能量以及温差能量进行采集，并对采集结果进行分析用来控制各个采集单元的采集速率，以解决现有零功耗设备的能量获取方式单一，非必要的能量损耗过多的问题。
[0005]本专利技术提供一种零功耗的节点设备的工作系统，包括能量采集模块、能量管理模块以及终端处理器，所述能量采集模块以及能量管理模块与终端处理器通讯连接；所述能量采集模块用于对节点设备周围的能量进行采集，所述能量采集模块包括光能采集单元、射频能量采集单元以及温差采集单元；所述光能采集单元用于对节点设备周围的光能进行采集，所述射频能量采集单元用于对节点设备周围空间的电磁波能量进行采集，所述温差采集单元用于对节点设备周围的热能进行采集；所述能量采集模块用于将采集到的光能、电磁波能量以及热能转换为直流电压；所述能量管理模块用于将能量采集模块采集得到的直流电压转换为稳定电压并将能量进行储存，所述能量管理模块包括电容检测器、电压监测器以及稳压器；所述电容检测器用于对直流电压产生的能量进行储存，所述电压监测器用于对接收到的直流电压进行判断，基于判断结果判断是否开启终端处理器，所述稳压器用于将直流电压转化为稳定电压；所述终端处理器包括采集管理单元、存储单元以及信号处理单元；所述采集管理单元基于能量采集模块采集到的能量判断是否使用倍压器，通过对能量采集模块中采集设备采集到的能量强度改变采集设备的采集速率；所述信号处理单元用于对射频信号进行解码以及对接收到的信号进行反射；所述存储单元用于存储能量数据以及标准调控信号库，所述标准调控信号库包括
若干标准调控信号，所述标准调控信号为用户对节点设备进行调控的射频信号。
[0006]进一步地，所述能量采集模块配置有能量采集策略，所述能量采集策略包括：所述光能采集单元使用弱光型非晶硅光伏板对周围环境中的光能进行采集，通过弱光型非晶硅光伏板将光能转换为电能，当系统开始运行时，光能采集单元始终保持运行状态，将检测到的光能记为检测光照强度，将弱光型非晶硅光伏板得到的电能转换为电压，记为光能电压；所述射频能量采集单元包括天线以及整流器，所述天线用于接收射频能量以及电磁波，并通过天线将电磁波转换为电信号，所述整流器用于将天线接收到的射频能量转换为直流电压，当系统开始运行时，射频能量采集单元始终保持运行状态，将接收到的射频能量记为检测射频能量；当天线接收到的电信号中包含射频信号时，将射频信号发送到信号处理单元，将整流器转换成的直流电压记为射频电压；所述温差采集单元包括温度传感器、电发热器以及散热器，当温度传感器检测到的温度大于等于第一标准温度时，开启电发热器将热源中的废热转换为电能，将温度传感器检测到的温度记为检测温度；当检测温度大于等于第一标准温度且小于等于第二标准温度时，将散热器开启至第一速率，将电发热器产生的电能转换为电压，记为温差电压；当检测温度大于第二标准温度时，将散热器开启至第二速率。
[0007]进一步地，所述能量管理模块配置有电压分析策略，所述电压分析策略包括：所述电压监测器获取能量采集模块采集到的电压，将能量采集模块采集到的电压记为采集电压，当采集电压大于等于第一标准电压时，启动终端处理器以及稳压器，所述稳压器将采集电压转换为稳定电压，用于节点设备的用电；当采集电压小于第一标准电压时，通过电容检测器将采集电压产生的能量进行储存。
[0008]进一步地，所述采集管理单元配置有采集处理策略，所述采集处理策略包括：当终端处理器启动时，启动采集管理单元，通过电压监测器获取采集电压，获取光能电压、射频电压以及温差电压，通过比重算法得到光能电压、射频电压以及温差电压对应的光能比重、射频比重以及温差比重，所述比重算法为：，其中，X为光能比重、射频比重或温差比重，S为采集电压，A为光能电压、射频电压或温差电压。
[0009]进一步地，所述采集管理单元还配置有光能管理策略，所述光能管理策略包括：当光能比重小于等于第一标准比重时，获取检测光照强度；当检测光照强度大于等于第一标准强度时，通过稳压器将稳定电压传输到光能采集单元增加光能采集单元的运行速率，通过光能速率算法得到标准运行速率，当光能采集单元的运行速率等于标准运行速率时，停止稳定电压的传输，所述光能速率算法为：，其中，V1为标准运行速率，α为光能转换系数，M为弱光型非晶硅光伏板的面积，L为检测光照强度；当光能比重大于等于第一高能比重时，将稳压器输送到射频能量采集单元以及温差采集电源的稳定电压乘以第一百分比，将稳压器输送到光能采集单元的稳定电压乘以第
二百分比。
[0010]进一步地，所述采集管理单元还配置有射频管理策略，所述射频管理策略包括：当射频比重大于等于第一高能比重时，将稳压器输送到光能采集单元以及温差采集单元的稳定电压乘以第三百分比，将稳压器输送到射频能量采集单元的稳定电压乘以第四百分比，将天线的探索半径提升至第一标准半径；当射频比重小于等于第一标准比重时，获取检测射频能量，检测射频能量小于等于第一射频强度时，关闭整流器，将射频能量采集单元内用于整流器的电能转换至天线上。
[0011]进一步地，所述采集管理单元还配置有温差管理策略，所述温差管理策略包括：当温差比重大于等于第一高能比重时，将稳压器输送到光能采集单元以及射频能量采集单元的稳定电压乘以第五百分比，将稳压器输送到温差采集单元的稳定电压乘以第六百分比，将散热器的运行速率提升至第三速率；当温差比重小于等于第一标准比重时，获取温度传感器监测的温度，记为低比重温度，当低比重温度小于等于第三标准温度时，关闭散热器以及电发热器，将用于温差采集单元的稳定电压平均分配到射频能量采集单元以及光能采集单元。
[0012]进一步地，所述采集管理单元还包括倍压器，所述倍压器用于将采集电压提升第一倍数，所述采集管理单元还配置有倍压管理策略，所述倍压管理策略包括：获取采集电压，当采集电压小于等于第一电压阈值时，获取电容检测器内的能量，启动倍压器，将采集电压提升第一倍数；当电容检测器内的能量小于等于第一能量阈值时，关闭倍压器，当此时采集电压仍小于等于第一电压阈值时，关闭终端处理器。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种零功耗的节点设备的工作系统，其特征在于，包括能量采集模块、能量管理模块以及终端处理器，所述能量采集模块以及能量管理模块与终端处理器通讯连接；所述能量采集模块用于对节点设备周围的能量进行采集，所述能量采集模块包括光能采集单元、射频能量采集单元以及温差采集单元；所述光能采集单元用于对节点设备周围的光能进行采集，所述射频能量采集单元用于对节点设备周围空间的电磁波能量进行采集，所述温差采集单元用于对节点设备周围的热能进行采集，所述能量采集模块用于将采集到的光能、电磁波能量以及热能转换为直流电压；所述能量管理模块用于将能量采集模块采集得到的直流电压转换为稳定电压并将能量进行储存，所述能量管理模块包括电容检测器、电压监测器以及稳压器；所述电容检测器用于对直流电压产生的能量进行储存，所述电压监测器用于对接收到的直流电压进行判断，基于判断结果判断是否开启终端处理器，所述稳压器用于将直流电压转化为稳定电压；所述终端处理器包括采集管理单元、存储单元以及信号处理单元；所述采集管理单元基于能量采集模块采集到的能量判断是否使用倍压器，通过对能量采集模块中采集设备采集到的能量强度改变采集设备的采集速率；所述信号处理单元用于对射频信号进行解码以及对接收到的信号进行反射；所述存储单元用于存储能量数据以及标准调控信号库，所述标准调控信号库包括若干标准调控信号，所述标准调控信号为用户对节点设备进行调控的射频信号。2.根据权利要求1所述的一种零功耗的节点设备的工作系统，其特征在于，所述能量采集模块配置有能量采集策略，所述直流电压包括光能电压、射频电压以及温差电压，所述能量采集策略包括：所述光能采集单元使用弱光型非晶硅光伏板对周围环境中的光能进行采集，通过弱光型非晶硅光伏板将光能转换为电能，当系统开始运行时，光能采集单元始终保持运行状态，将检测到的光能记为检测光照强度，将弱光型非晶硅光伏板得到的电能转换为电压，记为光能电压；所述射频能量采集单元包括天线以及整流器，所述天线用于接收射频能量以及电磁波，并通过天线将电磁波转换为电信号，所述整流器用于将天线接收到的射频能量转换为直流电压，当系统开始运行时，射频能量采集单元始终保持运行状态，将接收到的射频能量记为检测射频能量；当天线接收到的电信号中包含射频信号时，将射频信号发送到信号处理单元，将整流器转换成的直流电压记为射频电压；所述温差采集单元包括温度传感器、电发热器以及散热器，当温度传感器检测到的温度大于等于第一标准温度时，开启电发热器将热源中的废热转换为电能，将温度传感器检测到的温度记为检测温度；当检测温度大于等于第一标准温度且小于等于第二标准温度时，将散热器开启至第一速率，将电发热器产生的电能转换为电压，记为温差电压；当检测温度大于第二标准温度时，将散热器开启至第二速率。3.根据权利要求2所述的一种零功耗的节点设备的工作系统，其特征在于，所述能量管理模块配置有电压分析策略，所述电压分析策略包括：所述电压监测器获取能量采集模块采集到的电压，将能量采集模块采集到的电压记为采集电压，当采集电压大于等于第一标准电压时，启动终端处理器以及稳压器，所述稳压器将采集电压转换为稳定电压，用于节点设备的用电；
当采集电压小于第一标准电压时，通过电容检测器将采集电压产生的能量进行储存。4.根据权利要求3所述的一种零功耗的节点设备的工作系统，其特征在于，所述采集管理单元配置有采集处理策略，所述采集处理策略包括：当终端处理器启动时，启动采集管理单元，通过电压监测器获取采集电压，获取光能电压、射频电压以及温差电压，通过比重算法得到光能电压、射频电压以及温差电压对应的光能比重、射频比重以及温差比重，所述比重算法为：，其中，X为光能比重、射频比重或温差比重，S为采集电压，A为光能电压、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘治发，周西，刘薇，
申请(专利权)人：南京美斯玛微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：