本发明涉及超市管理领域，具体涉及一种用于电子标签网络信号的节能通讯系统及算法。
背景技术：
超市中，每个待售物品附近都有一个标签，用于告诉顾客该商品的信息，例如，名称、价格、产地、生产日期、过期日期、折扣等，具有很好的提示作用。目前，这些标签都是纸质的，手动填写，这导致了管理上的缺陷，在大型超市中，商品动辄万计，在进行活动，或者大规模数据更新时，经常会出现错误，而这种错误又由于人员在无法获知准确信息的时候，不敢承担责任，导致顾客误以为这是超市故意欺诈，从而导致纠纷，影响企业形象。
因此，人们提出了采用无线网设计的电子标签的方案，这种电子标签采用单片机、无线网络、液晶屏等设备，做成一个可以由一个终端服务器上，自动、半自动、手动操作，通过无线网络通讯，修改电子标签信息的网络，这种通过电脑操作的系统可以有效的减少上述所提的误操作，也可以增加工作痕迹，实现历史数据回溯。
但是，目前已有的相关方案、产品中，均是使用电池供电，由于显示及通信的能量需求，一般钮扣电池只能维持1~2个月，这远远不能满足的需求。因此，在无线网设计的电子标签的问题中，研究的是在保证稳定性的前提下的节能问题，成了一个非常重要的方向。
技术实现要素：
本发明根据现有的电子技术、通信技术、智能技术，提出了一种用于电子标签网络信号的节能通讯系统，达到了电子标签节能、系统稳定的目标。
一种用于电子标签网络信号的节能通讯系统，包括服务器、报警装置、无线通信网络、有源中继、电子标签、烧写器；
所述服务器通过无线通信网络和有源中继进行通讯，所述有源中继通过无线通信网络和电子标签进行通讯；所述系统中有多个有源中继，每个有源中继对应着多个电子标签；
所述报警装置与服务器配套设置，向服务器使用者发送网络故障的信息；
所述烧写器与有源中继和电子标签配套设置，用以设置有源中继和电子标签的地址。
进一步地，所述服务器显示收集到的各个电子标签的状态，同时工作人员运行服务器中的设置软件，通过无线通信网络，发送相关的设置信息给个有源中继，然后各个有源中继发送相关的信息给其范围内的电子标签。
进一步地，所述无线通信网络发送从服务器下达的设置信息给各个有源中继，然后有源中继把数据下达给各个电子标签，同时从电子标签返回相关的信息，通过有源中继上发给服务器。
进一步地，所述有源中继利用超市的有源插座提供自身的工作电源，有源中继结构上包括中央处理器、通信电路、显示电路、电源转换器、电池、微芯片装置，其中中央处理器分别与显示电路、通信电路和微芯片装置连接。
进一步地，所述中央处理器用于处理通信电路来往的信息，统计数据的应答情况，发送需要显示的信息给电子标签，检测ic芯片中自身被烧写器设置的编码；所述通信电路用于接受无线通信网络发送过来数据，发送自身数据给服务器；所述显示电路用于显示本有源中继范围内通信连接的电子标签的工作情况，采用基于记忆液晶屏的显示电路；所述电源转换器把220v交流电转换为有源中继使用的电源；所述电池用于在电源转换器无法正常工作时，提供给有源中继工作的应急电源；所述微芯片装置用于通过烧写器给电子标签设置地址。
进一步地，所述电子标签接收服务器的设置信息，显示给顾客，其结构包括中央处理器、通信电路、显示电路、电池、电池检测芯片、微芯片装置，其中中央处理器分别与通信电路、显示电路、电池、微芯片装置连接。
进一步地，所述中央处理器用于处理通信电路来往的信息，发送需要显示的信息给显示电路，检测ic芯片中自身被烧写器设置的编码，使用自带的电压测量装置检测电池的电压；所述通信电路用于接受通信网络发送过来数据，发送自身数据给服务器；所述显示电路用于显示通信网络发送过来需要显示的数据，采用基于记忆液晶屏的显示电路；所述电池用于提供给电子标签工作电源，采用钮扣电池；所述电池检测芯片用于检测电池的剩余容量，报告给中央处理器；所述微芯片装置用于通过烧写器给电子标签设置地址。
一种用于电子标签网络信号的节能通讯算法，所述算法包括组网和通信协议两个部分；
组网的步骤如下：
步骤1.随机设置好需要使用的电子标签的地址，要求做到各个不同；
步骤2.把各个电子标签安装到其对应的货架位置，打开电子标签电源；在有电源的合适位置放置多个有源中继，打开有源中继；
步骤3.有源中继查询其范围区域内的电子标签的地址，并互相展开通讯，然后统计应答丢包率、应答延时、有源中继自动分配数量，有源中继分配数量为只能跟一台有源中继相连的电子标签的数量，这种电子标签自动分配给该有源中继；如果一个电子标签能够联系上多个有源中继，那么根据应答丢包率低、应答延时短、有源中继平均分配数量的原则，自动把电子标签分配到各个有源中继负责的范围内；
步骤4.在初步分配好工作范围内后，所有的有源中继把其范围内的电子标签的地址发送给服务器，服务器检查有无电子标签遗漏；如果有遗漏，那么报警装置发出警报，请人工检查是否需要更新电子标签，或者添加有源中继；如果没有遗漏，则把所有有源中继和电子标签的地址进行二次编号，此刻编号为软件编号，无需烧写器烧写；
通信协议上，采用应答式通信的方式，依据任务性质不同，分为周期性数据工作、命令性数据工作、应急性数据工作。
进一步地，步骤4中，所述软件编号方法包括如下步骤：
步骤4.1，将所有有源中继进行重新编码，0x00为服务器b0，从0x01开始编号有源中继b1，编到实际的超市内所有的有源中继的用量，有源中继编号为一个字节；
步骤4.2，将各个有源中继负责的范围内的电子标签进行重新编号，每个电子标签的编号不超过两个字节，即编号为a0~a65535；
步骤4.3，每个电子标签的地址被重新编排为：有源中继b编号 电子标签a编号，这个新编号和原有的烧写在电子标签上编号的对应关系存储在服务器里面，以供查询转换。
进一步地，周期性数据工作为，在每个非正常工作的时间内，每天对准时间一次，然后电子标签在随后授权时间内发送相关电量数据；具体为服务器发送一次校对任务，从0x01的有源中继b1开始到最后，发送一次时间对准和应答；其内容为，发送一次带有时间校对的广播；然后同时仅有一个有源中继bn，一一发送带有电子标签的地址bnan允许回答的通信许可，该有源中继的范围内的电子标签bnan，收到与自己一致的地址bnan允许回答的通信许可后，返回数据时，不带有地址；返回的数据仅有能量的百分比信息，以一个字节的方式发送；
命令性数据工作为，服务器发送相关更改的信息给有源中继，含有需要修改内容电子标签bnan的有源中继bn就发送bnan的允许通信的授权命令给电子标签bnan，然后把需要修改的内容发送给电子标签bnan；如果电子标签bnan在确认数据内容校正正确后，发送0xff给有源中继bn，则通信和修改成功；如果电子标签bnan在确认数据内容校正不正确后，发送0xfe给有源中继bn，则通信和修改不成功，然后有源中继bn继续重新发送内容，并统计失败次数，如果连续失败次数大于3次，那么就由服务器发出报警；
应急性数据工作为，当电子标签的能量低于10%时，则其不经授权，直接发出能量报警，报警时，电子标签直接发送地址及命令字：有源中继b编号 电子标签a编号 0x55，其中0x55为能量终结的命令字；收到信息的任一有源中继均会发送：该有源中继b编号 电子标签a编号 0x66，其中0x66为能量终结已收的命令字，给该电子标签作为应答，使其停止报警，然后将有源中继b编号 电子标签a编号 0x55发送给服务器，使服务器能够接受到，发出报警给工作人员，提示其更换电池。
本发明达到的有益效果为：一是在电子标签显示上节省能量；二是合理使用有源能量；三是在通信协议上提高有效数据比例；四是根据降低电子标签的发送数据量。达到了有效的提升电子标签的节能问题，也提高了系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例的两层网络结构示意图。
图2为本发明实施例的有源中继的电路结构示意图。
图3为本发明实施例的电子标签的电路结构示意图。
图4为本发明实施例的组网流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
一种用于电子标签网络信号的节能通讯系统，所述系统包括服务器、报警装置、无线通信网络、有源中继、电子标签、烧写器。
所述服务器通过无线通信网络和有源中继进行通讯，所述有源中继通过无线通信网络和电子标签进行通讯；所述系统中有多个有源中继，每个有源中继对应着多个电子标签。
所述报警装置与服务器配套设置，向服务器使用者发送网络故障的信息，例如电子标签即将耗尽电源，电子标签无法接通，有源中继故障，通信网络故障等问题。所述烧写器与有源中继和电子标签配套设置，用以设置有源中继和电子标签的地址。
所述服务器显示收集到的各个电子标签的状态，同时工作人员运行服务器中的设置软件，通过无线通信网络，发送相关的设置信息给个有源中继，然后各个有源中继发送相关的信息给其范围内的电子标签。
所述无线通信网络发送从服务器下达的设置信息给各个有源中继，然后有源中继把数据下达给各个电子标签，同时从电子标签返回相关的信息，通过有源中继上发给服务器。
所述有源中继利用超市的有源插座提供自身的工作电源，尽量减少电子标签在传输距离上节省能量，减少电子标签在通信协议上提高有效数据比例，降低电子标签的发送数据量从而减少其工作能量消耗。有源中继结构上包括中央处理器、通信电路、显示电路、电源转换器、电池、微芯片装置，其中中央处理器分别与显示电路、通信电路和微芯片装置连接。
所述中央处理器用于处理通信电路来往的信息，统计数据的应答情况，发送需要显示的信息给电子标签，检测ic芯片中自身被烧写器设置的编码；所述通信电路用于接受无线通信网络发送过来数据，发送自身数据给服务器；所述显示电路用于显示本有源中继范围内通信连接的电子标签的工作情况，采用基于记忆液晶屏的显示电路，只要不更换屏幕内容，这种液晶屏就能在不浪费电力的基础上维持显示，它可以有效的节省电能损耗。所述电源转换器把220v交流电转换为有源中继使用的电源；所述电池用于在电源转换器无法正常工作时，提供给有源中继工作的应急电源；所述微芯片装置用于通过烧写器给电子标签设置地址。
所述电子标签接收服务器的设置信息，显示给顾客，其结构包括中央处理器、通信电路、显示电路、电池、电池检测芯片、微芯片装置，其中中央处理器分别与通信电路、显示电路、电池、微芯片装置连接。
所述中央处理器用于处理通信电路来往的信息，发送需要显示的信息给显示电路，检测ic芯片中自身被烧写器设置的编码，使用自带的电压测量装置检测电池的电压；所述通信电路用于接受通信网络发送过来数据，发送自身数据给服务器；所述显示电路用于显示通信网络发送过来需要显示的数据，采用基于记忆液晶屏的显示电路，只要不更换屏幕内容，这种液晶屏就能在不浪费电力的基础上维持显示它可以有效的节省电能损耗。所述电池用于提供给电子标签工作电源，采用钮扣电池；所述电池检测芯片用于检测电池的剩余容量，报告给中央处理器；所述微芯片装置用于通过烧写器给电子标签设置地址。
一种用于电子标签网络信号的节能通讯算法，算法的作用一是实现数据的稳定通信，二是实现电子标签端工作时能量尽量最低。其解决的方法一是在通信协议上提高有效数据比例；二是根据降低电子标签的发送数据量；三是把网络只分成有源通信层和无源通信层。有源通信层包括有服务器和多个有源中继，无源通信层只有电子标签。有源通信层为链式结构，结构中服务器为核心，数据发出或者返回都是最终指向服务器。无源通信层为围绕着一个有源中继的星型结构，其区域内的电子标签均只与一个有源中继产生通信。包括组网和通信协议两个部分。
组网的步骤如下：
步骤1，随机设置好需要使用的电子标签的地址，要求做到各个不同。
步骤2，把各个电子标签安装到其对应的货架位置，打开电子标签电源；在有电源的合适位置放置多个有源中继，打开有源中继。
步骤3，有源中继查询其范围区域内的电子标签的地址，并互相展开通讯，然后统计应答丢包率、应答延时、有源中继自动分配数量，有源中继分配数量为只能跟一台有源中继相连的电子标签的数量，这种电子标签自动分配给该有源中继；如果一个电子标签能够联系上多个有源中继，那么根据应答丢包率低、应答延时短、有源中继平均分配数量的原则，自动把电子标签分配到各个有源中继负责的范围内。
例如：一个电子标签a1能够跟有源中继b1、b2相连。
此刻首先判断应答丢包率，如果a1和b1的应答丢包率低于a1与b2的应答丢包率的话，那么a1被分配到b1的工作范围内。
如果a1和b1的应答丢包率高于a1与b2的应答丢包率的话，那么a1被分配到b2的工作范围内。
如果a1和b1的应答丢包率等于a1与b2的应答丢包率的话，那么判断应答延时。
如果此刻a1和b1的应答延时低于a1与b2的应答延时，那么a1被分配到b1的工作范围内。
如果此刻a1和b1的应答延时高于a1与b2的应答延时，那么a1被分配到b2的工作范围内。
如果a1和b1的应答延时等于a1与b2的应答延时的话，那么判断有源中继分配数量。
如果此刻b1内的已有电子标签分配数量小于b2内的已有电子标签分配数量的话，那么a1被分配到b1的工作范围内。
如果此刻b1内的已有电子标签分配数量大于b2内的已有电子标签分配数量的话，那么a1被分配到b2的工作范围内。
如果此刻b1内的已有电子标签分配数量等于b2内的已有电子标签分配数量的话，那么a1被随机分配到b1或者b2的工作范围内。
步骤4，在初步分配好工作范围内后，所有的有源中继把其范围内的电子标签的地址发送给服务器，服务器检查有无电子标签遗漏；如果有遗漏，那么报警装置发出警报，请人工检查是否需要更新电子标签，或者添加有源中继；如果没有遗漏，则把所有有源中继和电子标签的地址进行二次编号，此刻编号为软件编号，无需烧写器烧写。此次编号的目的一是为把所有电子标签的编号缩减，从而减少通信的能源成本；二是为方便问答式通信。
所述软件编号方法包括如下步骤：
步骤4.1，将所有有源中继进行重新编码，0x00为服务器b0，从0x01开始编号有源中继b1，编到实际的超市内所有的有源中继的用量，有源中继编号为一个字节。
步骤4.2，将各个有源中继负责的范围内的电子标签进行重新编号，每个电子标签的编号不超过两个字节，即编号为a0~a65535。
步骤4.3，每个电子标签的地址被重新编排为：有源中继b编号 电子标签a编号，这个新编号和原有的烧写在电子标签上编号的对应关系存储在服务器里面，以供查询转换。
通信协议上，采用应答式通信的方式，依据任务性质不同，分为周期性数据工作、命令性数据工作、应急性数据工作。
周期性数据工作为，在每个非正常工作的时间内，每天对准时间一次，然后电子标签在随后授权时间内发送相关电量数据；具体为服务器发送一次校对任务，从0x01的有源中继b1开始到最后，发送一次时间对准和应答；其内容为，发送一次带有时间校对的广播；然后同时仅有一个有源中继bn，一一发送带有电子标签的地址bnan允许回答的通信许可，该有源中继的范围内的电子标签bnan，收到与自己一致的地址bnan允许回答的通信许可后，返回数据时，不带有地址；返回的数据仅有能量的百分比信息，以一个字节的方式发送，十进制99，即代表能量还有99%，十进制10，即代表能量还有10%。
命令性数据工作为，服务器发送相关更改的信息给有源中继，含有需要修改内容电子标签bnan的有源中继bn就发送bnan的允许通信的授权命令给电子标签bnan，然后把需要修改的内容发送给电子标签bnan；如果电子标签bnan在确认数据内容校正正确后，发送0xff给有源中继bn，则通信和修改成功；如果电子标签bnan在确认数据内容校正不正确后，发送0xfe给有源中继bn，则通信和修改不成功，然后有源中继bn继续重新发送内容，并统计失败次数，如果连续失败次数大于3次，那么就由服务器发出报警。
应急性数据工作为，当电子标签的能量低于10%时，则其不经授权，直接发出能量报警，报警时，电子标签直接发送地址及命令字：有源中继b编号 电子标签a编号 0x55，其中0x55为能量终结的命令字；收到信息的任一有源中继均会发送：该有源中继b编号 电子标签a编号 0x66，其中0x66为能量终结已收的命令字，给该电子标签作为应答，使其停止报警，然后将有源中继b编号 电子标签a编号 0x55发送给服务器，使服务器能够接受到，发出报警给工作人员，提示其更换电池。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
1.一种用于电子标签网络信号的节能通讯系统，其特征在于：
所述系统包括服务器、报警装置、无线通信网络、有源中继、电子标签、烧写器；
所述服务器通过无线通信网络和有源中继进行通讯，所述有源中继通过无线通信网络和电子标签进行通讯；所述系统中有多个有源中继，每个有源中继对应着多个电子标签；
所述报警装置与服务器配套设置，向服务器使用者发送网络故障的信息；
所述烧写器与有源中继和电子标签配套设置，用以设置有源中继和电子标签的地址。
2.根据权利要求1所述的一种用于电子标签网络信号的节能通讯系统，其特征在于：所述服务器显示收集到的各个电子标签的状态，同时工作人员运行服务器中的设置软件，通过无线通信网络，发送相关的设置信息给个有源中继，然后各个有源中继发送相关的信息给其范围内的电子标签。
3.根据权利要求1所述的一种用于电子标签网络信号的节能通讯系统，其特征在于：所述无线通信网络发送从服务器下达的设置信息给各个有源中继，然后有源中继把数据下达给各个电子标签，同时从电子标签返回相关的信息，通过有源中继上发给服务器。
4.根据权利要求1所述的一种用于电子标签网络信号的节能通讯系统，其特征在于：所述有源中继利用超市的有源插座提供自身的工作电源，有源中继结构上包括中央处理器、通信电路、显示电路、电源转换器、电池、微芯片装置，其中中央处理器分别与显示电路、通信电路和微芯片装置连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于电子标签网络信号的节能通讯系统，其特征在于：所述中央处理器用于处理通信电路来往的信息，统计数据的应答情况，发送需要显示的信息给电子标签，检测ic芯片中自身被烧写器设置的编码；所述通信电路用于接受无线通信网络发送过来数据，发送自身数据给服务器；所述显示电路用于显示本有源中继范围内通信连接的电子标签的工作情况，采用基于记忆液晶屏的显示电路；所述电源转换器把220v交流电转换为有源中继使用的电源；所述电池用于在电源转换器无法正常工作时，提供给有源中继工作的应急电源；所述微芯片装置用于通过烧写器给电子标签设置地址。
6.根据权利要求1所述的一种用于电子标签网络信号的节能通讯系统，其特征在于：所述电子标签接收服务器的设置信息，显示给顾客，其结构包括中央处理器、通信电路、显示电路、电池、电池检测芯片、微芯片装置，其中中央处理器分别与通信电路、显示电路、电池、微芯片装置连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于电子标签网络信号的节能通讯系统，其特征在于：所述中央处理器用于处理通信电路来往的信息，发送需要显示的信息给显示电路，检测ic芯片中自身被烧写器设置的编码，使用自带的电压测量装置检测电池的电压；所述通信电路用于接受通信网络发送过来数据，发送自身数据给服务器；所述显示电路用于显示通信网络发送过来需要显示的数据，采用基于记忆液晶屏的显示电路；所述电池用于提供给电子标签工作电源，采用钮扣电池；所述电池检测芯片用于检测电池的剩余容量，报告给中央处理器；所述微芯片装置用于通过烧写器给电子标签设置地址。
8.一种用于电子标签网络信号的节能通讯算法，其特征在于：
所述算法包括组网和通信协议两个部分；
组网的步骤如下：
步骤1.随机设置好需要使用的电子标签的地址，要求做到各个不同；
步骤2.把各个电子标签安装到其对应的货架位置，打开电子标签电源；在有电源的合适位置放置多个有源中继，打开有源中继；
步骤3.有源中继查询其范围区域内的电子标签的地址，并互相展开通讯，然后统计应答丢包率、应答延时、有源中继自动分配数量，有源中继分配数量为只能跟一台有源中继相连的电子标签的数量，这种电子标签自动分配给该有源中继；如果一个电子标签能够联系上多个有源中继，那么根据应答丢包率低、应答延时短、有源中继平均分配数量的原则，自动把电子标签分配到各个有源中继负责的范围内；
步骤4.在初步分配好工作范围内后，所有的有源中继把其范围内的电子标签的地址发送给服务器，服务器检查有无电子标签遗漏；如果有遗漏，那么报警装置发出警报，请人工检查是否需要更新电子标签，或者添加有源中继；如果没有遗漏，则把所有有源中继和电子标签的地址进行二次编号，此刻编号为软件编号，无需烧写器烧写；
通信协议上，采用应答式通信的方式，依据任务性质不同，分为周期性数据工作、命令性数据工作、应急性数据工作。
9.根据权利要求8所述的一种用于电子标签网络信号的节能通讯算法，其特征在于：步骤4中，所述软件编号方法包括如下步骤：
步骤4.1，将所有有源中继进行重新编码，0x00为服务器b0，从0x01开始编号有源中继b1，编到实际的超市内所有的有源中继的用量，有源中继编号为一个字节；
步骤4.2，将各个有源中继负责的范围内的电子标签进行重新编号，每个电子标签的编号不超过两个字节，即编号为a0~a65535；
步骤4.3，每个电子标签的地址被重新编排为：有源中继b编号 电子标签a编号，这个新编号和原有的烧写在电子标签上编号的对应关系存储在服务器里面，以供查询转换。
10.根据权利要求8所述的一种用于电子标签网络信号的节能通讯算法，其特征在于：周期性数据工作为，在每个非正常工作的时间内，每天对准时间一次，然后电子标签在随后授权时间内发送相关电量数据；具体为服务器发送一次校对任务，从0x01的有源中继b1开始到最后，发送一次时间对准和应答；其内容为，发送一次带有时间校对的广播；然后同时仅有一个有源中继bn，一一发送带有电子标签的地址bnan允许回答的通信许可，该有源中继的范围内的电子标签bnan，收到与自己一致的地址bnan允许回答的通信许可后，返回数据时，不带有地址；返回的数据仅有能量的百分比信息，以一个字节的方式发送；
命令性数据工作为，服务器发送相关更改的信息给有源中继，含有需要修改内容电子标签bnan的有源中继bn就发送bnan的允许通信的授权命令给电子标签bnan，然后把需要修改的内容发送给电子标签bnan；如果电子标签bnan在确认数据内容校正正确后，发送0xff给有源中继bn，则通信和修改成功；如果电子标签bnan在确认数据内容校正不正确后，发送0xfe给有源中继bn，则通信和修改不成功，然后有源中继bn继续重新发送内容，并统计失败次数，如果连续失败次数大于3次，那么就由服务器发出报警；
应急性数据工作为，当电子标签的能量低于10%时，则其不经授权，直接发出能量报警，报警时，电子标签直接发送地址及命令字：有源中继b编号 电子标签a编号 0x55，其中0x55为能量终结的命令字；收到信息的任一有源中继均会发送：该有源中继b编号 电子标签a编号 0x66，其中0x66为能量终结已收的命令字，给该电子标签作为应答，使其停止报警，然后将有源中继b编号 电子标签a编号 0x55发送给服务器，使服务器能够接受到，发出报警给工作人员，提示其更换电池。
技术总结