智能電源管理系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)的野外用數(shù)據(jù)采發(fā)裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種智能電源管理系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)的野外用數(shù)據(jù)采發(fā)裝置，包括：智能電源管理單元，所述智能電源管理單元作為整個數(shù)據(jù)采發(fā)裝置的供電單元；485通訊智能管理單元，作為采集單元控制各個傳感器單元的數(shù)據(jù)采集以及通斷，在進行數(shù)據(jù)采集；以及無線數(shù)據(jù)發(fā)射智能管理單元；所述智能電源管理單元包含數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模塊和傳感器端智能供電模塊，所述數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模塊采用太陽能蓄電池供電，能夠根據(jù)光照強度自動匹配充電方式。能夠通過智能調(diào)整從而改變數(shù)據(jù)采發(fā)裝置的物理結(jié)構(gòu)以及采集程序邏輯的數(shù)據(jù)采發(fā)裝置，用以滿足現(xiàn)場多變的工程監(jiān)測狀況。
【專利說明】
智能電源管理系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)的野外用數(shù)據(jù)采發(fā)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及野外監(jiān)測地質(zhì)用設(shè)備，特別涉及一種野外用數(shù)據(jù)采發(fā)裝置的智能電源管理系統(tǒng)，主要是用于野外的采用多節(jié)點485傳感器陣列的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)無線遠程發(fā)射領(lǐng)域，多節(jié)點485傳感器采集的邏輯管理以及超長距離供電的電源管理。
【背景技術(shù)】
[0002]多節(jié)點485傳感器用于工程地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測，用于檢測地質(zhì)變形數(shù)據(jù)，獲得滑坡風(fēng)險提示，對于地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警等工作具有重要意義。工程地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測經(jīng)常在野外進行監(jiān)測，由于處在野外一般情況下是沒有市電供電，因此需要使用太陽能蓄電池供電模式，監(jiān)測環(huán)境根據(jù)工程需要進行調(diào)整，如果處于陽光遮擋處太陽光不能直射太陽能電池板，會造成充電不能發(fā)揮其效用，從而造成設(shè)備供電問題，進而影響監(jiān)測工程。太陽能電池板在其使用的特殊環(huán)境中，長期的陰雨天造成充電效率低下，以及長期的塵土覆蓋造成的充電效率低下，都可以通過該實用新型的數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電?？爝M行有效解決。此外在野外的監(jiān)測中會經(jīng)常遇見多節(jié)點485傳感器由于供電線纜過長造成大幅度壓降的現(xiàn)象，造成傳感器電壓輸入端達不到啟動電壓閥值，從而不能進行有效測量的現(xiàn)象。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種能夠根據(jù)復(fù)雜多變的環(huán)境智能調(diào)節(jié)的野外用數(shù)據(jù)采發(fā)裝置的智能電源管理系統(tǒng)。本實用新型的另一目的是提供一種野外用數(shù)據(jù)采發(fā)裝置。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型一種智能電源管理系統(tǒng)，包括:
[0005]數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模塊，包含太陽能蓄電池，作為整個數(shù)據(jù)采發(fā)裝置的供電單元，能夠根據(jù)光照強度智能匹配充電方式;和
[0006]傳感器端智能供電模塊，為控制數(shù)據(jù)采發(fā)裝置傳感器供電電壓輸出到傳感器電壓輸入端的匹配裝置，能夠根據(jù)反饋的傳感器數(shù)據(jù)進行電壓高低的智能調(diào)節(jié)。
[0007]進一步，所述太陽能蓄電池采用鋰電池供電，鋰電池的電池包分為若干3.7V鋰電池單元，通過串聯(lián)形成電子設(shè)備常用的12V供電單元組以及24V供電單元組。
[0008]進一步，如果所述太陽能蓄電池的太陽能電池板處于光照強度較低的環(huán)境中，則通過所述數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模塊分別給供電單元組的各個3.7V鋰電池單元組充電；如果太陽能電池板處于光照強度中等的環(huán)境中，則通過所述數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模塊分別給供電單元組的每兩個3.7V鋰電池單元組充電；如果太陽能電池板處于光照充足的環(huán)境中，則直接給通過串聯(lián)形成電子設(shè)備常用的12V供電單元組以及24V供電單元組充電。
[0009]進一步，所述傳感器端智能供電模塊是控制數(shù)據(jù)采發(fā)裝置傳感器供電電壓輸出端到傳感器電壓輸入端的匹配裝置，所述傳感器端智能供電模塊與所述485通訊智能管理單元進行配合使用從而對傳感器電壓輸入端有效管理的智能單元，傳感器端智能供電模塊根據(jù)485總線反饋回的數(shù)據(jù)信號，通過單片機控制可調(diào)變壓器有效控制數(shù)據(jù)采發(fā)裝置傳感器輸出端電壓，從而有效控制傳感器電壓輸入端電壓，進行合理的匹配。
[0010]本實用新型還提供利用上述智能電源管理系統(tǒng)的野外智能數(shù)據(jù)采發(fā)裝置，具有野外用數(shù)據(jù)采發(fā)裝置的智能電源管理系統(tǒng)，還包括485通訊智能管理單元和無線數(shù)據(jù)發(fā)射智能管理單元。
[0011]進一步，所述485通訊智能管理單元對每個或者每兩個或者每N個傳感器進行同時采集，然后關(guān)斷采集好的485傳感器供電線路以及485通訊線路，在進行其余一部分采集，依次進行，直至全部采集，485通訊智能管理單元利用485通訊總線的使用效率，防止多節(jié)點485傳感器數(shù)據(jù)同時在485總線內(nèi)部傳輸造成傳感器數(shù)據(jù)之間的相互碰撞以及干擾。
[0012]進一步，所述485通訊智能管理單元為主控單片機單元，每個傳感器節(jié)點或者若干傳感器為一組的節(jié)點處安裝反饋模塊，通過主控模塊下達指令，從而控制反饋模塊采集傳感器數(shù)據(jù)，采集完場后進行電源關(guān)斷處理，讓出485總線使得其余傳感器或者其余組傳感器依次再使用485總線資源。
[0013]進一步，所述無線數(shù)據(jù)發(fā)射智能管理單元使用GPRS模塊，通過移動的2G、3G、4G的通訊網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)的遠程傳輸，無線數(shù)據(jù)發(fā)射智能管理單元會根據(jù)當?shù)氐?G、3G、4G的信號強度進行智能的匹配用最適合的移動通訊信號進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0014]進一步，所述無線數(shù)據(jù)發(fā)射智能管理單元使用兼顧2G、3G、4G移動信號的GPRS模塊，首次使用自動尋找最強的移動信號源，進行內(nèi)部程序的信號強度以及穩(wěn)定性的運算，再根據(jù)信號的強度以及穩(wěn)定性，選擇最終的移動信號源作為通訊信號。
[0015]本實用新型的優(yōu)點是:此實用新型裝置高效利用了太陽能電池板對于光電荷的收集，解決了野外現(xiàn)場設(shè)備太陽能電池板在陽光不能直射造成的供電問題。
[0016]【附圖說明】
:
[0017]圖1是根據(jù)本實用新型的野外用智能數(shù)據(jù)采發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面，參考附圖，對本實用新型進行更全面的說明，附圖中示出了本實用新型的示例性實施例。然而，本實用新型可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實施例。而是，提供這些實施例，從而使本實用新型全面和完整，并將本實用新型的范圍完全地傳達給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。
[0019]為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下”“左” “右”等空間相對術(shù)語，用于說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術(shù)語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上” O因此，示例性術(shù)語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對說明可相應(yīng)地解釋。
[0020]針對現(xiàn)有野外監(jiān)測多節(jié)點485傳感器陣列數(shù)據(jù)采發(fā)裝置存在的缺點，本實用新型的目的是提供一種能夠通過傻瓜式的智能調(diào)整從而改變數(shù)據(jù)采發(fā)裝置的物理結(jié)構(gòu)以及采集程序邏輯的數(shù)據(jù)采發(fā)裝置，用以滿足現(xiàn)場多變的工程監(jiān)測狀況。下面對本實用新型做進一步詳細說明。
[0021]本實用新型裝置包含智能電源管理單元(主要包含數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模塊4和傳感器端智能供電模塊5)、485通訊智能管理單元6(采集單元)、無線數(shù)據(jù)發(fā)射智能管理單元2，整個智能數(shù)據(jù)采發(fā)裝置主要由以上三個單元組成。
[0022]根據(jù)圖1所述，本實用新型野外用智能數(shù)據(jù)采發(fā)裝置，具有數(shù)據(jù)采發(fā)裝置主體3，其線連接數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模塊4、傳感器端智能供電模塊5、485通訊智能管理單元6和無線數(shù)據(jù)發(fā)射智能管理單元2，其中數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模塊4與太陽能電池板I連接，多個多節(jié)點485傳感器組7與傳感器端智能供電模塊5和485通訊智能管理單元相連接6，每個多節(jié)點485傳感器組7的節(jié)點處連接有反饋模塊8。
[0023]智能電源管理單元包含數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模塊4和傳感器端智能供電模塊5。數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模塊4是包含太陽能鋰電池模塊在內(nèi)的整個數(shù)據(jù)采發(fā)的供電單元。本實用新型采用鋰電池供電，鋰電池電池包分為若干3.7V鋰電池單元，通過串聯(lián)形成電子設(shè)備常用的12V供電單元組以及24V供電單元組，如果太陽能電池板I處于光照不強的樹林中，采集電荷形成的電壓只為5V左右，則可通過數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模塊分別給供電單元組的各個3.7V鋰電池單元組充電，如果太陽能電池板I處于光照不強的環(huán)境中(背陰處)，采集電荷形成的電壓只為9V左右，則可通過數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模塊4分別給供電單元組的每兩個3.7V鋰電池單元組充電，如果陽光充足則可直接給通過串聯(lián)形成電子設(shè)備常用的12V供電單元組以及24V供電單元組充電。其工作原理是將每節(jié)3.7V的鋰電池安裝于數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模電池槽內(nèi)，每節(jié)電池的正負極連接在數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模的電路板上，且電路板上設(shè)有開光量電路，電路板感知測量太陽能電池板I有效電壓，從而通過設(shè)置在電路板上的開關(guān)量電路，智能匹配給各個單節(jié)電池充電，還是給整個電池組充電。
[0024]傳感器端智能供電模塊5是控制數(shù)據(jù)采發(fā)裝置傳感器供電電壓輸出端到傳感器電壓輸入端的匹配裝置，在野外的監(jiān)測中會經(jīng)常遇見多節(jié)點485傳感器由于供電線纜過長造成大幅度壓降的現(xiàn)象，造成傳感器電壓輸入端達不到啟動電壓閥值，從而不能進行有效測量的現(xiàn)象。傳感器端智能供電模塊5是與485通訊智能管理單元6(采集單元)進行配合使用從而對傳感器電壓輸入端有效管理的智能單元，野外現(xiàn)場用傳感器有效輸入電壓一般為12V，工程安裝實施完成后，傳感器端智能供電模塊5首次通電以12V標準電壓運行，再根絕傳感器485總線反饋回的傳感器數(shù)據(jù)，進行智能電壓的高低調(diào)節(jié)，如果傳感器數(shù)據(jù)無數(shù)據(jù)，則相應(yīng)逐漸調(diào)高輸出端電壓，直至傳感器有數(shù)據(jù)，并且智能記錄輸出端的合理電壓。傳感器端智能供電模塊其工作原理是根據(jù)485總線(即傳感器的數(shù)據(jù)線)反饋回的數(shù)據(jù)信號，通過單片機控制可調(diào)變壓器有效控制數(shù)據(jù)采發(fā)裝置傳感器輸出端電壓，從而有效控制傳感器電壓輸入端電壓，進行合理的匹配。
[0025]485通訊智能管理單元6(采集單元)是用來合理控制傳感器在485總線中的有效采集單元。野外多節(jié)點485傳感器監(jiān)測中，根據(jù)野外的監(jiān)測環(huán)境，多的監(jiān)測單元中會用一根485總線同時連接幾十個甚至上百個485傳感器節(jié)點，這么多的485傳感器節(jié)點會造成總線自身產(chǎn)生干擾，從而影響485總線的使用率，造成傳感器數(shù)據(jù)丟包或者錯包現(xiàn)象的發(fā)生。485通訊智能管理單元6(采集單元)能夠有效控制各個傳感器單元的數(shù)據(jù)采集以及通斷，在進行數(shù)據(jù)采集的時候，485通訊智能管理單元(采集單元)會智能的對每個或者每兩個或者每N個傳感器(根據(jù)現(xiàn)場需求而定)進行同時采集，然后關(guān)斷采集好的485傳感器供電線路以及485通訊線路，在進行其余一部分采集，依次進行，直至全部采集。該485通訊智能管理單元6(采集單元)能夠有效利用485通訊總線的使用效率，防止多節(jié)點485傳感器數(shù)據(jù)同時在485總線內(nèi)部傳輸造成傳感器數(shù)據(jù)之間的相互碰撞以及干擾。
[0026]485通訊智能管理單元6(采集單元)工作原理是在數(shù)據(jù)采發(fā)裝置中安裝主控單片機單元，每個傳感器節(jié)點或者若干傳感器為一組的節(jié)點處安裝反饋模塊8，通過主控模塊下達指令，從而控制反饋模塊采集傳感器數(shù)據(jù)，采集完場后進行電源關(guān)斷處理，讓出485總線讓其余傳感器或者其余組傳感器依次再使用485總線資源。
[0027]無線數(shù)據(jù)發(fā)射智能管理單元2是用來根據(jù)不同地區(qū)的通訊信號及強度智能匹配的數(shù)據(jù)發(fā)射單元，無線數(shù)據(jù)發(fā)射智能管理單元2使用GPRS模塊，通過移動的2G、3G、4G的通訊網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)的遠程傳輸，無線數(shù)據(jù)發(fā)射智能管理單元2會根據(jù)當?shù)氐?G、3G、4G的信號強度進行智能的匹配用最適合的移動通訊信號進行數(shù)據(jù)傳輸。無線數(shù)據(jù)發(fā)射智能管理單元工作原理為，使用兼顧2G、3G、4G移動信號的GPRS模塊，首次使用自動尋找最強的移動信號源，進行內(nèi)部程序的信號強度以及穩(wěn)定性的運算，再根據(jù)信號的強度以及穩(wěn)定性，選擇最終的移動信號源作為通訊信號。
[0028]根據(jù)本實用新型的數(shù)據(jù)采發(fā)裝置的使用方法如下:
[0029]—、將智能電源管理單元中的數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模塊與現(xiàn)場太陽能電池板I連接；
[0030]二、將傳感器端智能供電模塊與多節(jié)點485傳感器的供電電源線纜進行連接；
[0031 ]三、將485通訊智能管理單元(采集單元)與現(xiàn)場的多節(jié)點485傳感器的通訊線纜進行連接；
[0032]四、再將反饋模塊根據(jù)需求與各個傳感器或者傳感器組節(jié)點進行連接；
[0033]五、再將無線數(shù)據(jù)發(fā)射智能管理單元與數(shù)據(jù)采發(fā)裝置進行連接；
[0034]六、完成連接即可自動匹配使用。
[0035]盡管已經(jīng)對本實用新型的優(yōu)選實施例進行了描述，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對上述實施例進行多種變化、修改、替換和變形。
【主權(quán)項】
1.一種野外用數(shù)據(jù)采發(fā)裝置的智能電源管理系統(tǒng)，包括: 數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模塊，包含太陽能蓄電池，作為整個數(shù)據(jù)采發(fā)裝置的供電單元，能夠根據(jù)光照強度智能匹配充電方式;和 傳感器端智能供電模塊，為控制數(shù)據(jù)采發(fā)裝置傳感器供電電壓輸出到傳感器電壓輸入端的匹配裝置，能夠根據(jù)反饋的傳感器數(shù)據(jù)進行電壓高低的智能調(diào)節(jié)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的野外用數(shù)據(jù)采發(fā)裝置的智能電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能蓄電池采用鋰電池供電，鋰電池的電池包分為若干3.7V鋰電池單元，通過串聯(lián)形成電子設(shè)備常用的12V供電單元組以及24V供電單元組。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的野外用數(shù)據(jù)采發(fā)裝置的智能電源管理系統(tǒng)，其特征在于，如果所述太陽能蓄電池的太陽能電池板處于光照強度較低的環(huán)境中，則通過所述數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模塊分別給供電單元組的各個3.7 V鋰電池單元組充電；如果太陽能電池板處于光照強度中等的環(huán)境中，則通過所述數(shù)據(jù)采發(fā)智能供電模塊分別給供電單元組的每兩個3.7V鋰電池單元組充電；如果太陽能電池板處于光照充足的環(huán)境中，則直接給通過串聯(lián)形成電子設(shè)備常用的12V供電單元組以及24V供電單元組充電。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的野外用數(shù)據(jù)采發(fā)裝置的智能電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器端智能供電模塊是控制數(shù)據(jù)采發(fā)裝置傳感器供電電壓輸出端到傳感器電壓輸入端的匹配裝置，所述傳感器端智能供電模塊與485通訊智能管理單元進行配合使用從而對傳感器電壓輸入端有效管理的智能單元，傳感器端智能供電模塊根據(jù)485總線反饋回的數(shù)據(jù)信號，通過單片機控制可調(diào)變壓器有效控制數(shù)據(jù)采發(fā)裝置傳感器輸出端電壓，從而有效控制傳感器電壓輸入端電壓，進行合理的匹配。5.—種野外智能數(shù)據(jù)采發(fā)裝置，具有根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的野外用數(shù)據(jù)采發(fā)裝置的智能電源管理系統(tǒng)，其特征在于，還包括485通訊智能管理單元和無線數(shù)據(jù)發(fā)射智能管理單元。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的野外智能數(shù)據(jù)采發(fā)裝置，其特征在于，所述485通訊智能管理單元對每個或者每兩個或者每N個傳感器進行同時采集，然后關(guān)斷采集好的485傳感器供電線路以及485通訊線路，在進行其余一部分采集，依次進行，直至全部采集，485通訊智能管理單元利用485通訊總線的使用效率，防止多節(jié)點485傳感器數(shù)據(jù)同時在485總線內(nèi)部傳輸造成傳感器數(shù)據(jù)之間的相互碰撞以及干擾。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的智能數(shù)據(jù)采發(fā)裝置，其特征在于，所述485通訊智能管理單元為主控單片機單元，每個傳感器節(jié)點或者若干傳感器為一組的節(jié)點處安裝反饋模塊，通過主控模塊下達指令，從而控制反饋模塊采集傳感器數(shù)據(jù)，采集完場后進行電源關(guān)斷處理，讓出485總線使得其余傳感器或者其余組傳感器依次再使用485總線資源。8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的智能數(shù)據(jù)采發(fā)裝置，其特征在于，所述無線數(shù)據(jù)發(fā)射智能管理單元使用GPRS模塊，通過移動的2G、3G、4G的通訊網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)的遠程傳輸，無線數(shù)據(jù)發(fā)射智能管理單元會根據(jù)當?shù)氐?G、3G、4G的信號強度進行智能的匹配用最適合的移動通訊信號進行數(shù)據(jù)傳輸。9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的智能數(shù)據(jù)采發(fā)裝置，其特征在于，所述無線數(shù)據(jù)發(fā)射智能管理單元使用兼顧2G、3G、4G移動信號的GPRS模塊，首次使用自動尋找最強的移動信號源，進行內(nèi)部程序的信號強度以及穩(wěn)定性的運算，再根據(jù)信號的強度以及穩(wěn)定性，選擇最終的移動信號源作為通訊信號。
【文檔編號】H02J7/35GK205725120SQ201620419209
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】李果, 劉永才, 劉曉宇, 葉咸, 王開洋, 余相貴, 郭彪, 王興昆, 丁志林, 侯岳峰, 邵云虎
【申請人】云南省交通規(guī)劃設(shè)計研究院, 北京中力智研物聯(lián)科技有限公司