組合電源互備份智慧型船用定位終端及定位信息上傳策略的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及船只定位終端【技術領域】，具體涉及一種組合電源互備份智慧型船用定位終端，包括矩形殼體，矩形殼體頂部開口，太陽能電池板固定在矩形殼體頂部開口處，可充電電池、切換器、定位模塊、無線傳輸模塊和控制器設置在殼體內部，殼體上設置報警按鈕，報警按鈕和定位模塊均與控制器相連，控制器通過無線傳輸模塊連接監(jiān)控中心，本發(fā)明通過切換器實現(xiàn)太陽能電池板和可充電電池之間的電源切換，充分利用太陽能資源，大幅延長設備續(xù)航時間，提高易用性。本發(fā)明還涉及一種定位信息上傳策略，設置位置信息的上傳條件，并且只有在滿足上傳條件的情況下通過無線傳輸模塊向監(jiān)控中心發(fā)送位置信息，提高漁船生產的安全性以及對休漁期捕魚行為的有效監(jiān)管。
【專利說明】組合電源互備份智慧型船用定位終端及定位信息上傳策略

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及船只定位終端【技術領域】，具體涉及一種組合電源互備份智慧型船用定位終端及定位信息上傳策略。

【背景技術】
[0002]截至2013年12月，我國漁船總數(shù)達到107.2萬艘，數(shù)量居世界之首。漁船數(shù)量的增加帶來了一些問題，主要表現(xiàn)為:第一，存在休漁期捕魚的行為；第二，漁船的安全生產受惡劣天氣、漁船老化等因素的影響，制約了漁業(yè)的發(fā)展。漁船的監(jiān)控定位是指使用終端將漁船定位信息上傳到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心獲得漁船位置，可判斷漁船是否正進行生產，以及是否遇險、是否需要救助。這對安全捕魚至關重要，對于漁民休漁期的有效監(jiān)管也很重要。
[0003]有些漁船是非動力船，或者是動力船但未配有直流電源，很多定位產品不再適用。如現(xiàn)有的車用定位終端使用車載電源取電；老人小孩和特殊人群用的跟蹤終端待機時間僅為一周至兩周，多數(shù)使用一周后即需充電，這些方案無法滿足漁船應用要求。因此，設計一款無需外部供電且電池續(xù)航能力強的定位終端十分必要。
[0004]申請?zhí)枮?01310552549.7的中國專利，公開了一種基于移動通信和衛(wèi)星定位的船舶集團化監(jiān)管系統(tǒng)，該系統(tǒng)雖然使用了太陽能電池板，但它只能對充電電池進行充電，不能直接供電，也沒有任何的電源切換策略。同時因為系統(tǒng)功能比較復雜，終端與監(jiān)管中心的通信頻率高，時間長，內容多，終端的耗電量很大，難以大幅延長連續(xù)工作時間，使用一段時間后需要進行人工充電，降低了易用性。另外，一些其它相關發(fā)明雖然公開了太陽能電池板和可充電電池的切換電路，但是電路元件數(shù)量較多，耗電量大，降低電池的續(xù)航能力。


【發(fā)明內容】

[0005]為解決上述技術問題中的不足，本發(fā)明的目的在于:提供一種組合電源互備份智慧型船用定位終端，通過切換器實現(xiàn)太陽能電池板和可充電電池之間的電源切換，充分利用太陽能資源，大幅延長設備續(xù)航時間，在無人為干預的情況下連續(xù)使用，提高易用性；提供一種定位信息上傳策略，提高漁船生產的安全性以及對休漁期捕魚行為的有效監(jiān)管。
[0006]本發(fā)明為解決其技術問題所采用的技術方案為:
[0007]所述組合電源互備份智慧型船用定位終端，包括定位模塊、無線傳輸模塊、組合電源模塊和控制器，還包括矩形殼體，矩形殼體頂部開口，所述組合電源模塊包括太陽能電池板和可充電電池以及切換器，太陽能電池板固定在矩形殼體頂部開口處，可充電電池、切換器、定位模塊、無線傳輸模塊和控制器設置在殼體內部，殼體上設置報警按鈕，報警按鈕、定位模塊和無線傳輸模塊模均與控制器相連，控制器通過無線傳輸模塊連接監(jiān)控中心；所述切換器包括電源切換電路和充電保護電路，電源切換電路包括電壓比較器、反向放大器和開關管。
[0008]本發(fā)明使用時，通過組合電源模塊為漁船上的用電負載供電，通過定位模塊實時檢測漁船位置信息，并通過無線傳輸模塊將漁船位置信息傳輸至監(jiān)控中心，無線傳輸模塊直接采用GPRS無線傳輸模塊，組合電源模塊通過切換器執(zhí)行電源切換策略，自動改變太陽能電池板和可充電電池的工作狀態(tài)。太陽能電池板的工作狀態(tài)有:不工作、僅供電、同時供電和充電；可充電電池的工作狀態(tài)有:供電、不供電。太陽能強度僅可滿足供電需要時，太陽能電池板狀態(tài)為僅供電，可充電電池狀態(tài)為不供電；太陽能強度可同時滿足供電和充電需要時，太陽能電池板同時供電和充電，可充電電池不供電；太陽能強度既不滿足供電也不滿足充電需要時，太陽能電池板不工作，充電電池供電。
[0009]其中，優(yōu)選方案為:
[0010]所述電源切換電路中電壓比較器Ul輸入端分別接入基準電壓VRl和太陽能電池板輸出電壓VPV，電壓比較器U2輸入端分別接入基準電壓VR2和太陽能電池板輸出電壓VPV，電壓比較器Ul輸出端接入同時反向放大器U3反向輸入端和開關管Pl基極，開關管Pl發(fā)射極接入用電負載，反向放大器U3正向輸入端接地，反向放大器U3輸出端接入開關管P3基極，開關管P3集電極接入負載，發(fā)射極接入可充電電池正極，電壓比較器U2輸出端連接開關管P2基極，開關管P2集電極接入開關管Pl集電極，開關管P2發(fā)射極接入可充電電池正極,可充電電池負極接地。
[0011]使用時，取VRl大于VR2，當VPV比VR1、VR2都小時，太陽能電池板輸出電壓較低，不能供電或充電，不使用，此時電壓比較器U1、U2輸出為低電平，開關管P1、P2截止，開關管P3導通，充電電池為負載供電；當VPV大于VR2小于VRl時，表示太陽能電池僅能進行充電，不能同時為終端供電，此時開關管Pl截止，開關管P2、P3導通，充電電池為負載供電，太陽能電池為充電電池充電；當VPV大于VRl時，太陽能電池板輸出電壓較高，滿足同時供電和充電的需要，此時開關管P1、P2導通，P3截止，太陽能電池同時為負載供電和為充電電池充電，充電電池停止對負載供電。
[0012]所述充電保護電路包括電壓比較器、變阻器、開關管和二極管，電壓比較器U4正輸入端接入基準電壓VR3，電壓比較器U4負輸入端通過變阻器Rl接入可充電電池輸出電壓VBV，電壓比較器輸出端接入開關管P4基極，開關管P4集電極接入可充電電池正極，開關管P4發(fā)射極通過二極管接入太陽能電池板；當VBV小于參考值VR3時，電壓比較器U4輸出為高，開關管P4導通，進行充電；當VBV大于VR3時，開關管P4截止，可充電電池停止充電，二極管Dl的作用是防止可充電電池向太陽能電池板放電。
[0013]所述在殼體外壁上對應可充電電池設置充電接口，用于船只年檢時工作人員為可充電電池充電。
[0014]所述定位模塊設有天線，天線固定在殼體外壁上，定位模塊采用北斗定位模塊，通過天線實現(xiàn)定位模塊與定位衛(wèi)星之間的通信，設置外置天線可以防止殼體阻礙定位信號，增強定位模塊信號接收能力。
[0015]在實際應用中，定位模塊可以采用北斗定位模塊，無線傳輸模塊可以采用GPRS無線傳輸模塊，為保證GPRS無線傳輸模塊的信息傳輸效果，為其設置外置天線，該天線也固定在殼體外壁，控制器可以采用單片機或PLC芯片，上述模塊之間的連接以及完成通信所依賴的計算機程序屬于本領域技術人員公知技術，在此不再贅述。
[0016]本發(fā)明為解決其技術問題所采用的另一種技術方案為:
[0017]所述適用于組合電源互備份智慧型船用定位終端的定位信息上傳策略，首先通過定位模塊獲得船只的位置信息，然后通過無線傳輸模塊向監(jiān)控中心發(fā)送位置信息，位置信息發(fā)送優(yōu)先級從高到低依次為:
[0018](I)按動殼體上的報警按鈕，表示船只遇險，需要救助，報警按鈕按下，控制器檢測到電平改變，控制無線傳輸模塊向監(jiān)控中心報警并上傳位置信息；
[0019](2)監(jiān)控中心發(fā)送上傳指令，無線傳輸模塊接收指令后，控制器分析指令，進而控制無線傳輸模塊向監(jiān)控中心上傳位置；
[0020](3)船只處于休漁期時，控制器控制無線傳輸模塊定期將漁船位置發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)漁船位置判斷漁民是否在捕魚；
[0021]上述三個條件的關系為邏輯或，即滿足其中的任意一個或多個，無線傳輸模塊立即向監(jiān)控中心發(fā)送位置信息。
[0022]當船只遇險時，由漁民按下報警按鈕，通過報警按鈕報警并通過無線傳輸模塊向監(jiān)控中心發(fā)送漁船當前位置信息，便于監(jiān)控中心獲取船只遇險地點，及時安排營救措施；當監(jiān)控中心需要獲知漁船當前位置信息時，可以通過無線傳輸模塊發(fā)送指令，然后由控制器分析指令，發(fā)送指定信息至監(jiān)控中心；當船只處于休漁期時，控制器通過無線傳輸模塊定期地將漁船位置發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)漁船位置判斷漁民捕魚的可能性，漁船駛入捕魚海域并停留，即認為漁民正在捕魚，使休漁期的捕魚行為可監(jiān)測，實現(xiàn)有效監(jiān)控，非休漁期，控制器不自動上傳位置信息，只在終端接到監(jiān)控中心上傳命令或漁民按動報警按鈕時上傳，當上述三個條件滿足出現(xiàn)任意一個時，控制器就會通過無線傳輸模塊向監(jiān)控中心發(fā)送位置信息，當滿足上述三個條件中的兩個或三個時，控制器選擇優(yōu)先級高的條件向監(jiān)控中心發(fā)送信息。
[0023]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0024]本發(fā)明使用方便，耗電量小，對搭載的漁船條件沒有要求，一年充一次電，設置組合電源模塊，根據(jù)太陽能的強度通過切換器實現(xiàn)太陽能電池板和可充電電池工作狀態(tài)的切換，充分利用太陽能資源，大幅延長設備續(xù)航時間，同時，為達到省電目的，減少普通切換電路使用的元件數(shù)量，僅用最少數(shù)量的元件構成切換電路，切換器包含切換電路和充電保護電路，充電保護電路可防止充電電池過充電，提高電池壽命；定位信息上傳策略控制漁船將位置信息上報到監(jiān)控中心的條件，只有滿足條件時，漁船才與監(jiān)控中心進行通信，可達到節(jié)電和延長連續(xù)工作時間的目的，休漁期和捕魚期的上傳策略不同，只在休漁期間，漁船位置信息自動定期上傳，減少政府漁船監(jiān)管部門的監(jiān)管難度，實現(xiàn)對漁船休漁期捕魚的有效監(jiān)管。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1本發(fā)明結構示意圖。
[0026]圖2本發(fā)明內部原理框圖。
[0027]圖3電源切換電路原理圖。
[0028]圖4充電保護電路原理圖。
[0029]圖5本發(fā)明實施例2定位信息上傳策略框圖。
[0030]圖中:1、殼體；2、太陽能電池板；3、充電接口 ；4、報警按鈕；5、天線。

【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖對本發(fā)明實施例做進一步描述:
[0032]實施例1:
[0033]如圖1-4所示，本實施例所述組合電源互備份智慧型船用定位終端，包括定位模塊、無線傳輸模塊、組合電源模塊和控制器，還包括矩形殼體1，矩形殼體I頂部開口，所述組合電源模塊包括太陽能電池板2和可充電電池以及切換器，太陽能電池板2固定在矩形殼體I頂部開口處，可充電電池、切換器、定位模塊、無線傳輸模塊和控制器設置在殼體I內部，殼體I上設置報警按鈕4，報警按鈕4、定位模塊和無線傳輸模塊均與控制器相連，控制器通過無線傳輸模塊連接監(jiān)控中心；所述切換器包括電源切換電路和充電保護電路，電源切換電路包括電壓比較器、反向放大器和開關管。
[0034]本發(fā)明使用時，選擇合適的位置安裝至漁船上，通過組合電源模塊為漁船上的用電負載供電，通過定位模塊實時檢測漁船位置信息，并通過無線傳輸模塊將漁船位置信息傳輸至監(jiān)控中心，無線傳輸模塊直接采用GPRS無線傳輸模塊，組合電源模塊通過切換器執(zhí)行電源切換策略，自動改變太陽能電池板和可充電電池的工作狀態(tài)。太陽能電池板的工作狀態(tài)有:不工作、僅供電、同時供電和充電；可充電電池的工作狀態(tài)有:供電、不供電。太陽能強度僅可滿足供電需要時，太陽能電池板狀態(tài)為僅供電，可充電電池狀態(tài)為不供電；太陽能強度可同時滿足供電和充電需要時，太陽能電池板同時供電和充電，可充電電池不供電；太陽能強度既不滿足供電也不滿足充電需要時，太陽能電池板不工作，充電電池供電。
[0035]其中，電源切換電路中電壓比較器Ul輸入端分別接入基準電壓VRl和太陽能電池板輸出電壓VPV，電壓比較器U2輸入端分別接入基準電壓VR2和太陽能電池板輸出電壓VPV,電壓比較器Ul輸出端接入同時反向放大器U3反向輸入端和開關管Pl基極，開關管Pl發(fā)射極接入用電負載，反向放大器U3正向輸入端接地，反向放大器U3輸出端接入開關管P3基極，開關管P3集電極接入負載，發(fā)射極接入可充電電池正極，電壓比較器U2輸出端連接開關管P2基極，開關管P2集電極接入開關管Pl集電極，開關管P2發(fā)射極接入可充電電池正極，可充電電池負極接地；使用最少數(shù)量的元件構成切換電路，耗電量低，使用時，取VRl = 6.2V，VR2 = 5.3V，VRl大于VR2，如果VPV介于VRl和VR2之間，例如5V，太陽能電池板輸出電壓較低，不能供電或充電，不使用，此時電壓比較器U1、U2輸出為低電平，開關管P1、P2截止，開關管P3導通，充電電池為負載供電；如果VPV大于VR2小于VRl時，例如5.5V，表示太陽能電池僅能進行充電，不能同時為終端供電，此時開關管Pl截止，開關管P2、P3導通，充電電池為負載供電，太陽能電池為充電電池充電；如果VPV大于VR1，例如
6.5V，太陽能電池板輸出電壓較高，滿足同時供電和充電的需要，此時開關管P1、P2導通，P3截止，太陽能電池同時為負載供電和為充電電池充電，充電電池停止對負載供電。
[0036]所述充電保護電路包括電壓比較器、變阻器R1、開關管和二極管，電壓比較器U4正輸入端接入基準電壓VR3，VR3取5.2V，電壓比較器U4負輸入端通過變阻器Rl接入可充電電池輸出電壓VBV，電壓比較器輸出端接入開關管P4基極，開關管P4集電極接入可充電電池正極，開關管P4發(fā)射極通過二極管接入太陽能電池板；如果VBV小于參考值VR3，例如VBV = 4.5V，電壓比較器U4輸出為高，開關管P4導通，進行充電；如果VBV大于VR3，例如VBV = 5.3V，開關管P4截止，可充電電池停止充電，二極管Dl的作用是防止可充電電池向太陽能電池板放電。
[0037]所述在殼體I外壁上對應可充電電池設置充電接口 3，用于船只年檢時工作人員為可充電電池充電；所述定位模塊設有天線5，天線5固定在殼體I外壁上，定位模塊采用北斗定位模塊，通過天線實現(xiàn)定位模塊與定位衛(wèi)星之間的通信，防止殼體I阻礙定位信號，增強定位模塊信號接收能力。
[0038]在實際應用中，定位模塊可以采用北斗定位模塊，無線傳輸模塊可以采用GPRS無線傳輸模塊，為保證GPRS無線傳輸模塊的信息傳輸效果，為其設置外置天線，該天線也固定在殼體外壁，控制器可以采用單片機或PLC芯片，上述模塊之間的連接以及完成通信所依賴的計算機程序屬于本領域技術人員公知技術，在此不再贅述。
[0039]實施例2:
[0040]如圖5所示，本實施例所述適用于組合電源互備份智慧型船用定位終端的定位信息上傳策略，首先通過定位模塊獲得船只的位置信息，然后通過無線傳輸模塊向監(jiān)控中心發(fā)送位置信息，位置信息發(fā)送優(yōu)先級從高到低依次為:
[0041](I)按動殼體上的報警按鈕，表示船只遇險，需要救助，報警按鈕按下，控制器檢測到電平改變，控制無線傳輸模塊向監(jiān)控中心報警并上傳位置信息；
[0042](2)監(jiān)控中心發(fā)送上傳指令，無線傳輸模塊接收指令后，控制器分析指令，進而控制無線傳輸模塊向監(jiān)控中心上傳位置；
[0043](3)若船只的休漁期開始，監(jiān)控中心向船只發(fā)送指令，包含船只休漁期的具體時間段。控制器讀取指令后，解析得到休漁期日期，并控制無線傳輸模塊在休漁期內定期將漁船位置發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)漁船位置判斷漁民是否在捕魚；
[0044]上述三個條件的關系為邏輯或，即滿足其中的任意一個或多個，無線傳輸模塊立即向監(jiān)控中心發(fā)送位置信息。
[0045]當船只遇險時，由漁民按下報警按鈕，通過報警按鈕報警并通過無線傳輸模塊向監(jiān)控中心發(fā)送漁船當前位置信息，便于監(jiān)控中心獲取船只遇險地點，及時安排營救措施；當監(jiān)控中心需要獲知漁船當前位置信息時，可以通過無線傳輸模塊發(fā)送指令，然后由控制器分析指令，發(fā)送指定信息至監(jiān)控中心；監(jiān)控中心可根據(jù)實際需要確定船只休漁期具體時間段，船只休漁期開始時，監(jiān)控中心將包含船只休漁期時間段的指令發(fā)至終端。控制器解析該指令，獲得具體的休漁日期，并控制無線傳輸模塊在休漁期內定期地將漁船位置發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)漁船位置判斷漁民捕魚的可能性，漁船駛入捕魚海域并停留，即認為漁民正在捕魚，使休漁期的捕魚行為可監(jiān)測，實現(xiàn)有效監(jiān)控，非休漁期，控制器不自動上傳位置信息，只在終端接到監(jiān)控中心上傳命令或漁民按動報警按鈕時上傳，當上述三個條件滿足出現(xiàn)任一一個時，控制器就會通過無線傳輸模塊向監(jiān)控中心發(fā)送位置信息，當滿足上述三個條件中的兩個或三個時，控制器選擇優(yōu)先級高的條件向監(jiān)控中心發(fā)送信息，減少政府漁船監(jiān)管部門的監(jiān)管難度，實現(xiàn)對漁船休漁期捕魚的有效監(jiān)管。
【權利要求】
1.一種組合電源互備份智慧型船用定位終端，包括定位模塊、無線傳輸模塊、組合電源模塊和控制器，其特征在于，還包括矩形殼體(I)，矩形殼體(I)頂部開口，所述組合電源模塊包括太陽能電池板(2)和可充電電池以及切換器，太陽能電池板(2)固定在矩形殼體(I)頂部開口處，可充電電池、切換器、定位模塊、無線傳輸模塊和控制器設置在殼體(I)內部，殼體(I)上設置報警按鈕(3)，報警按鈕(3)、定位模塊和無線傳輸模塊均與控制器相連，控制器通過無線傳輸模塊連接監(jiān)控中心；所述切換器包括電源切換電路和充電保護電路，電源切換電路包括電壓比較器、反向放大器和開關管。
2.根據(jù)權利要求1所述的組合電源互備份智慧型船用定位終端，其特征在于，所述電源切換電路中電壓比較器Ul輸入端分別接入基準電壓VRl和太陽能電池板輸出電壓VPV，電壓比較器U2輸入端分別接入基準電壓VR2和太陽能電池板輸出電壓VPV，電壓比較器Ul輸出端接入同時反向放大器U3反向輸入端和開關管Pl基極，開關管Pl發(fā)射極接入用電負載，反向放大器U3正向輸入端接地，反向放大器U3輸出端接入開關管P3基極，開關管P3集電極接入負載，發(fā)射極接入可充電電池正極，電壓比較器U2輸出端連接開關管P2基極，開關管P2集電極接入開關管Pl集電極，開關管P2發(fā)射極接入可充電電池正極，可充電電池負極接地。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的組合電源互備份智慧型船用定位終端，其特征在于，所述充電保護電路包括電壓比較器、變阻器、開關管和二極管，電壓比較器U4正輸入端接入基準電壓VR3，電壓比較器U4負輸入端通過變阻器Rl接入可充電電池輸出電壓VBV’電壓比較器輸出端接入開關管P4基極，開關管P4集電極接入可充電電池正極，開關管P4發(fā)射極通過二極管接入太陽能電池板。
4.根據(jù)權利要求1所述的組合電源互備份智慧型船用定位終端，其特征在于，所述在殼體外壁上對應可充電電池設置充電接口(4)。
5.根據(jù)權利要求1所述的組合電源互備份智慧型船用定位終端，其特征在于，所述定位模塊設有天線(5)，天線(5)固定在殼體(I)外壁上。
6.一種適用于權利要求1所述的組合電源互備份智慧型船用定位終端的定位信息上傳策略，其特征在于，首先通過定位模塊獲得船只的位置信息，然后通過無線傳輸模塊向監(jiān)控中心發(fā)送位置信息，位置信息發(fā)送優(yōu)先級從高到低依次為: (1)按動殼體上的報警按鈕，表示船只遇險，需要救助，報警按鈕按下，控制器檢測到電平改變，控制無線傳輸模塊向監(jiān)控中心報警并上傳位置信息； (2)監(jiān)控中心發(fā)送上傳指令，無線傳輸模塊接收指令后，控制器分析指令，進而控制無線傳輸模塊向監(jiān)控中心上傳位置； (3)船只處于休漁期時，控制器控制無線傳輸模塊定期將漁船位置發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)漁船位置判斷漁民捕魚的可能性； 上述三個條件的關系為邏輯或，即滿足其中的任意一個或多個，無線傳輸模塊立即向監(jiān)控中心發(fā)送位置信息。
【文檔編號】H02J7/00GK104133233SQ201410382121
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權日:2014年8月6日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:山東航向電子科技有限公司