CN108958451B - 一种用于穿戴式设备的数据采集和通信方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于穿戴式设备的数据采集和通信方法及装置，该方法包括以下步骤：S100、获取当前穿戴式设备的电源电压值；S200、判断当前穿戴式设备的电源电压值是否大于采集阈值，若是，则根据当前穿戴式设备缓存中存储的数据量进行数据采集，并执行步骤S300；反之，则结束流程；S300、判断当前穿戴式设备的电源电压值是否大于发射阈值，若是，则读取穿戴式设备缓存中存储的数据，并向上位机发送所读取的数据；反之，则结束流程。本发明通过阈值判断优化了自发电型穿戴式设备电能的利用率，延长了自发电型穿戴式设备的使用时间，从而提升了自发电型穿戴式设备的稳定性。本发明可以广泛应用于自发电型穿戴式设备领域。

Description

一种用于穿戴式设备的数据采集和通信方法及装置

技术领域

本发明涉及自发电型穿戴式设备领域，尤其是一种用于穿戴式设备的数据采集和通信方法及装置。

背景技术

随着技术发展，穿戴式设备得到了普及，近年来穿戴式设备的种类日益增加。这些设备根据其供电方式可以分为电池供电型和自发电型，自发电型的穿戴式设备的供电模块一般由存储单元(如超级电容等)和发电单元组成，而自发电型穿戴式设备往往存在供能能量小，供能不稳定等问题。

针对该问题，传统方式主要通过提升能量供应能力、优化电源管理电路设计和使用低功耗元件等硬件思路缓解这一问题，然而在现实中，能量供应能力往往会受到发电组件的成本、体积、质量等因素制约，针对能源管理电路的优化也存在其客观极限，而主流元器件在实现低功耗的同时，往往以牺牲部分性能为代价。因此，单纯硬件上的优化，是不足以满足自发电型穿戴式设备的供电需求的。需要在软件策略上进行改进。

经过对穿戴式设备的应用场景分析，研究人员发现穿戴式设备的主要能量消耗在于传感器的数据采集与无线通信。而目前穿戴式设备的数据采集和通信策略主要是由穿戴式设备周期性地进行数据采集以及向上位机发送数据。这种策略的问题在于自发电型穿戴式设备的供能是不稳定的，若采用周期性数据采集和通信的方式，并不能保证在每个工作周期中穿戴式设备能够有足够的电能来完成数据采集和通信，如果自发电型穿戴式设备在电能不足的情况下执行数据采集和通信，只会白白消耗电能，使得原本电能就不足的自发电型穿戴式设备陷入不稳定的工作状态。

综上所述，现有技术的数据采集和通信策略存在电能利用率低的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种电能利用率高的用于穿戴式设备的数据采集和通信方法及装置。

本发明所采取的第一种技术方案是：

一种用于穿戴式设备的数据采集和通信方法，包括以下步骤：

S100、获取当前穿戴式设备的电源电压值；

S200、判断当前穿戴式设备的电源电压值是否大于采集阈值，若是，则根据当前穿戴式设备缓存中存储的数据量进行数据采集，并执行步骤S300；反之，则结束流程；

S300、判断当前穿戴式设备的电源电压值是否大于发射阈值，若是，则读取穿戴式设备缓存中存储的数据，并向上位机发送所读取的数据；反之，则结束流程；

所述采集阈值小于发射阈值，所述采集阈值和发射阈值均为设定值。

进一步，所述步骤S200具体包括：

S201、判断当前穿戴式设备的电源电压值是否大于采集阈值，若是，则执行步骤S202；反之，则结束流程；

S202、判断当前穿戴式设备缓存中的数据量是否已经达到设定上限，若是，则执行步骤S300；反之，则进行数据采集，并将采集到的数据写入缓存中。

进一步，在步骤S100和S200之间还设有以下步骤：

S150、判断电源当前的电压值是否小于最低操作阈值，若是，则执行步骤S151；反之，则执行步骤S200；

S151、将穿戴式设备缓存中的数据进行紧急发送或者将穿戴式设备缓存中的数据存储到非挥发性存储器中，并结束流程；

所述最低操作阈值小于采集阈值，所述最低操作阈值为设定值。

进一步，所述穿戴式设备的缓存采用FIFO的方式进行数据的写入和读取。

进一步，以设定周期循环地执行步骤S100～S300。

进一步，所述非挥发性存储器为E2PROM或者闪存。

本发明所采取的第二种技术方案是：

一种用于穿戴式设备的数据采集和通信装置，包括处理器和程序存储器，所述程序存储器用于存储程序，所述处理器用于加载所述程序以执行用于穿戴式设备的数据采集和通信方法。

本发明的有益效果是：本发明通过判断当前穿戴式设备的电源电压是否达到采集阈值和发射阈值来进行数据采集操作和数据发送操作，能够避免自发电型穿戴式在电能不足的情况下执行数据采集或者数据发送操作而导致电能浪费的问题，本发明能够保证数据采集和数据发送的有效性，优化了自发电型穿戴式设备电能的利用率，延长了自发电型穿戴式设备的使用时间，从而提升了自发电型穿戴式设备的稳定性。

附图说明

图1为本发明一种用于穿戴式设备的数据采集和通信方法的流程图；

图2为本发明一种具体实施例的用于穿戴式设备的数据采集和通信方法的流程图；

图3为本发明一种具体实施例中穿戴式设备的电源电压值的变化曲线图。

具体实施方式

参照图1，一种用于穿戴式设备的数据采集和通信方法，包括以下步骤：

S100、获取当前穿戴式设备的电源电压值；

S200、判断当前穿戴式设备的电源电压值是否大于采集阈值，若是，则根据当前穿戴式设备缓存中存储的数据量进行数据采集，并执行步骤S300；反之，则结束流程；

S300、判断当前穿戴式设备的电源电压值是否大于发射阈值，若是，则读取穿戴式设备缓存中存储的数据，并向上位机发送所读取的数据；反之，则结束流程；

所述采集阈值小于发射阈值，所述采集阈值和发射阈值均为设定值。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S200具体包括：

S201、判断当前穿戴式设备的电源电压值是否大于采集阈值，若是，则执行步骤S202；反之，则结束流程；

S202、判断当前穿戴式设备缓存中的数据量是否已经达到设定上限，若是，则执行步骤S300；反之，则进行数据采集，并将采集到的数据写入缓存中。

进一步作为优选的实施方式，在步骤S100和S200之间还设有以下步骤：

S150、判断电源当前的电压值是否小于最低操作阈值，若是，则执行步骤S151；反之，则执行步骤S200；

S151、将穿戴式设备缓存中的数据进行紧急发送或者将穿戴式设备缓存中的数据存储到非挥发性存储器中，并结束流程；

所述最低操作阈值小于采集阈值，所述最低操作阈值为设定值。

进一步作为优选的实施方式，所述穿戴式设备的缓存采用FIFO的方式进行数据的写入和读取。

进一步作为优选的实施方式，以设定周期循环地执行步骤S100～S300。

进一步作为优选的实施方式，所述非挥发性存储器为E2PROM或者闪存。

与图1中方法对应的一种用于穿戴式设备的数据采集和通信装置，包括处理器和程序存储器，所述程序存储器用于存储程序，所述处理器用于加载所述程序以执行用于穿戴式设备的数据采集和通信方法。

下面结合说明书附图和具体的实施例对本发明进行进一步的说明。

参照图2，本实施例提供了一种用于穿戴式设备的数据采集和通信方法，该方法包括以下步骤：

S100、获取当前穿戴式设备的电源电压值；

S150、判断电源当前的电压值是否小于最低操作阈值，若是，则执行步骤S151；反之，则执行步骤S201；

S151、将穿戴式设备缓存中的数据进行紧急发送或者将穿戴式设备缓存中的数据存储到非挥发性存储器中，并结束流程；

S201、判断当前穿戴式设备的电源电压值是否大于采集阈值，若是，则执行步骤S202；反之，则结束流程；

S202、判断当前穿戴式设备缓存中的数据量是否已经达到设定上限，若是，则执行步骤S300；反之，则进行数据采集，并将采集到的数据写入缓存中。

S300、判断当前穿戴式设备的电源电压值是否大于发射阈值，若是，则读取穿戴式设备缓存中存储的数据，并向上位机发送所读取的数据；反之，则结束流程；

所述最低操作阈值小于采集阈值，所述采集阈值小于发射阈值，所述最低操作阈值、采集阈值和发射阈值均为设定值。本领域技术人员可以根据实际情况(能量供应的能力、电能存储器的容量和器件功耗)来灵活设定这些值。

本实施例中的各个步骤按照一定的周期执行，例如，每秒执行一次。为了方便描述，在本实施例中，将执行一次步骤S100～S300称作一个工作周期。

表1

图3示出了本实施例的在工作过程中穿戴式设备的电源电压值的变化曲线。表1示出了与图3中穿戴式设备的电源电压值的变化曲线相对应的缓存数值变化，在本实施例中，缓存的容量为3条数据，图3以及表1中的周期是指工作周期。如图3和表1所示，本实施例在第一周期至第三周期中，穿戴式设备的电源电压值均大于采集阈值，因此，穿戴式设备会在第一周期至第三周期依次采集数据1至数据3，并且将数据1至数据3依次地存入缓存单元1至缓存单元3之中。在第四周期到来时，虽然穿戴式设备的电源电压值超过了采集阈值，但是由于此时缓存中的数据量已经达到上限，于是在第四周期中，穿戴式设备并不进行数据采集。因此增设步骤S201和步骤S202，可以在合理范围内避免重复进行数据采集而导致浪费电能。由于在第四周期中，穿戴式设备的电源电压值达到了发射阈值，因此穿戴式设备会将缓存中的数据按照FIFO的方式读取缓存中的数据，并向上位机(包括手机和平板等电子设备)发送数据1至3，即先发送数据1，再发送数据2，最后才发送数据3。当数据1-3发送后，将会清空缓存。在本实施例中，缓存中的数据是一次性发送的。在替代实施例中，缓存中的数据也可以采用一次发送一个的方式。在第五周期中，穿戴式设备的电源电压值达到采集阈值，并且缓存中的数据已经完全发送，因此穿戴式设备会在第五周期中进行数据采集，获得数据4。当第六周期来临时，穿戴式设备的电源电压值已经低于最低操作阈值，此时穿戴式设备会对缓存单元中的数据4进行紧急发送或者直接存入E2PROM/闪存中。增设步骤S150和S151，目的在于使得在穿戴式设备掉电前有机会保护已经采集的数据。

从图3中的穿戴式设备的电源电压值变化曲线可以看出，在每次执行数据采集或者数据发送后，穿戴式设备的电源电压值均会下降，这种现象在自发电型穿戴式设备的实际工作中普遍存在。图3中示出的是一种理想的工作状态，即每次完成数据采集或者数据发送后，穿戴式设备又产生了足够的电能，使得在下一个工作周期来临时，穿戴式设备的电源电压值又可以达到采集阈值或者发射阈值。然而在实际情况中，由于自发电型的穿戴式设备的电能产生是不稳定的，穿戴式设备的电源电压值未必在每个工作周期中都能够达到采集阈值，因此在两次数据采集之间，可能会相隔多个工作周期。同理，在穿戴式设备产生足够多的电能的情况下，穿戴式设备的电源电压值可能一直维持在发射阈值之上，此时，穿戴式设备每执行一次数据采集后，均会执行数据发送的操作。以智能鞋垫(或者智能鞋底)为例，如果用户一直走动，智能鞋垫所产生的电量足以一直维持数据采样和数据发送，当用户停止行走一段时间后，鞋垫中的电能已经不足以维持数据发送了，但是仍然还有一部分已经采集的数据没有发送出去，当智能鞋垫的电压下降到最后操作阈值时，智能鞋垫进行最后一次发送或者数据保存，避免丢失该部分的数据。此时，智能鞋垫相当于已经判定用户不再运动。当用户再次行走时，智能鞋垫再次获得电能，如果在E2PROM中存有数据，则在智能鞋垫的MCU再次上电时会将E2PROM中的数据加载到缓存中，并根据阈值判断发送这些数据。

本实施例根据穿戴式设备的电源电压值来判断数据采集和数据发送的时机，改变了穿戴式设备和上位机(手机或平板等)之间的通信策略，优化了自发电型穿戴式设备的电能利用，避免了在电能不足情况下穿戴式设备因执行无效操作而耗费电能的问题，提升了电能的利用率，增加了自发电型穿戴式设备的使用时间，从而增加了自发电型穿戴式设备的稳定性。

本实施例提供了一种执行如图2所示的方法的装置，该装置可以是智能手环或者智能鞋垫等穿戴式设备，所述装置包括程序存储器和处理器，所述程序处理器用于加载程序存储器中存储的程序以执行如图2所示的方法。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种用于穿戴式设备的数据采集和通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100、获取当前穿戴式设备的电源电压值；

S200、判断当前穿戴式设备的电源电压值是否大于采集阈值，若是，则根据当前穿戴式设备缓存中存储的数据量进行数据采集，并执行步骤S300；反之，则结束流程；

S300、判断当前穿戴式设备的电源电压值是否大于发射阈值，若是，则读取穿戴式设备缓存中存储的数据，并向上位机发送所读取的数据；反之，则结束流程；

所述采集阈值小于发射阈值，所述采集阈值和发射阈值均为设定值。

2.根据权利要求1所述的一种用于穿戴式设备的数据采集和通信方法，其特征在于：所述步骤S200具体包括：

S201、判断当前穿戴式设备的电源电压值是否大于采集阈值，若是，则执行步骤S202；反之，则结束流程；

S202、判断当前穿戴式设备缓存中的数据量是否已经达到设定上限，若是，则执行步骤S300；反之，则进行数据采集，并将采集到的数据写入缓存中。

3.根据权利要求1所述的一种用于穿戴式设备的数据采集和通信方法，其特征在于：在步骤S100和S200之间还设有以下步骤：

S150、判断电源当前的电压值是否小于最低操作阈值，若是，则执行步骤S151；反之，则执行步骤S200；

S151、将穿戴式设备缓存中的数据进行紧急发送或者将穿戴式设备缓存中的数据存储到非挥发性存储器中，并结束流程；

所述最低操作阈值小于采集阈值，所述最低操作阈值为设定值。

4.根据权利要求2所述的一种用于穿戴式设备的数据采集和通信方法，其特征在于：所述穿戴式设备的缓存采用FIFO的方式进行数据的写入和读取。

5.根据权利要求1所述的一种用于穿戴式设备的数据采集和通信方法，其特征在于：所述非挥发性存储器为E2PROM或者闪存。

6.一种用于穿戴式设备的数据采集和通信装置，其特征在于：包括处理器和程序存储器，所述程序存储器用于存储程序，所述处理器用于加载所述程序以执行如权利要求1所述的用于穿戴式设备的数据采集和通信方法。

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