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蓝牙一主多从如何解决集中式水表抄表难题

我们曾在《意外风险直升?利尔达燃气智能解决方案助力安全过冬》一文中介绍过基于利尔达E9x系列蓝牙模组的主从一体多连接方案。该方案能保证在低功耗的前提下实现多设备互联互通。蓝牙一主多从是怎么解决集中式水表抄表难题的呢?\” />

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我们曾在《意外风险直升?利尔达燃气智能解决方案助力安全过冬》一文中介绍过基于利尔达E9x系列蓝牙模组的主从一体多连接方案。该方案能保证在低功耗的前提下实现多设备互联互通。蓝牙一主多从是怎么解决集中式水表抄表难题的呢?

一、计算背景

在集中式水表抄表应用中,一种合理的通讯方案是采用BLE本地1拖10采集,再通过NB远传。具体是1个水井中装有11只水表,其中10只水表装E95透传从机模块,剩下1只水表装E92主从一体模块+NB模块,10只从机水表将数据汇总到这1只主机水表,主机水表再通过NB上传至基站+后台。

具体从机水表1天传3次数据给主机水表,1次数据量500bytes,主机水表不发送数据,只接收。

客户主、从机水表,拟采用额定容量2500mAh锂电池供电,要求运行时间≥7年,本文将评估主机用E92、从机用E95,功耗是否可以满足该场景要求。(暂不考虑主控MCU功耗,只评估BLE模块功耗)

二、计算过程

1、一主10从工作模式介绍

为了最大程度的降低功耗,如下图所示,E95从机大部分时间都处于广播、低功耗状态(BT_CTL=0,PWR_CTL=1),除了每天3次醒来跟主机建立起连接—数据通信,此时E95从机处于连接、唤醒状态(BT_CTL=0,PWR_CTL=0)。

E92主机,大部分时间都处于断电状态,除了每天3次上电,执行初始化—开始扫描—扫描到E95从机—建立连接—数据通信流程,此时E92主机处于连接、唤醒状态(BT_CTL=0,PWR_CTL=0)。

为了降低功耗考虑,E95广播间隔选择5s。

为了提高数据发送速率,缩短模块处于连接、唤醒状态时间,主、从机连接间隔都选择20ms。

为了E92主机能尽快的扫到E95从机广播、并建立连接,E92的扫描间隔可选择的小一些,如扫描间隔选择100ms(扫描间隔越小,越容易扫到从机)。

蓝牙一主多从如何解决集中式水表抄表难题

那么E92、E95不同工作阶段,平均功耗值如下:

* 参考E92主从一体使用说明书,得到如下功耗参数:

假设E92主机从上电到扫描到E95从机广播、建立连接,需要等待3个广播间隔时间,即3*5s=15s。

E92扫描间隔100ms,平均功耗约38uA(一般可认为,100ms扫描功耗=100ms连接功耗)。

E92连接间隔20ms时,平均功耗约250uA。

* 参考E95从机使用说明书,得到如下功耗参数:

E95广播间隔5s时,平均功耗约4uA。

E95连接间隔20ms时,平均功耗约3.5mA。

*下面计算500bytes数据,需要几个连接事件能发完?

假设E92与E95建立连接后,MTU更新到最大的163,使能DLE,由于E95的txque=1,即1个连接事件里只有1次TX,那么500÷163=3.067,即500bytes数据至少需要4个连接事件才能发送完毕。

2、主、从机每日能耗计算

* E95从机每日能耗计算:

E95模块每日处于连接状态的时间,计算公式①如下所示:

蓝牙一主多从如何解决集中式水表抄表难题

那么E95从机每日能耗,计算公式②如下所示:

蓝牙一主多从如何解决集中式水表抄表难题

* E92主机每日能耗计算:

E92主机每日能耗,计算公式③如下所示:

蓝牙一主多从如何解决集中式水表抄表难题

3、主、从机电池额定容量计算

已知锂电池实际容量=额定容量*60%,放电时间是7年,那么E92主机、E95从机的电池额定容量,如计算公式④所示:

蓝牙一主多从如何解决集中式水表抄表难题

三、结论

E95从机:大部分时间都处于广播、低功耗状态,除了每天3次唤醒,跟主机建立起连接、进行数据通信,广播间隔选5s,连接间隔选20ms,那么计算得每日能耗约0.004mAh。

不考虑MCU功耗,要运行7年,计算得电池额定容量是16.8mAh,远小于客户所选电池额定容量2500mAh,所以一般是能正常运行7年的。

E92主机:大部分时间都处于断电状态,除了每天3次上电,扫描到E95从机,建立起连接、进行数据通信,且建立连接后,MTU更新到最大、使能DLE。扫描间隔选100ms,连接间隔选20ms,那么计算得每日能耗约0.000006mAh。

不考虑MCU功耗,要运行7年,计算得电池额定容量是0.0252mAh,远小于客户所选锂电池额定容量2500mAh,所以一般是能正常运行7年的。

审核编辑:汤梓红

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作者: admin

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