CN104392590A - 无需连接电源的无线电力物联网传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力技术领域。无需连接电源的无线电力物联网传感器，包括传感器主体，传感器主体包括传感元件，微型处理器系统、通讯模块，传感元件连接微型处理器系统，微型处理器系统连接通讯模块；传感器主体包括电压互感器，以电压互感器作为传感器主体的电源，电压互感器的电能输出端连接整流稳压系统，整流稳压系统设有具有升压功能的电源管理模块；电源管理模块的电能输出端连接传感器主体的电能输入端；传感器主体的电能输入端位于微型处理器系统上。本发明将传统采用有线供电的传感器主体，通过设有电压互感器，从而实现无源性。本发明用于生活中的各种参数获知。具有易于安装，价格低，不易损坏等优点。

Description

无需连接电源的无线电力物联网传感器

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体涉及传感器。

背景技术

现有的传感器在工作时，需外接供电电源后，才能正常工作。

如何为传感器提供电能，是传感器运用进一步普及中需要解决的重要问题。特别对于传感器主体更是如此。传感器主体因为具有安装方便，受电线排布影响较小等优点，逐渐受到青睐。但是传感器主体仍然需要合适的电源进行供电，需要接入到供电电路中，为广泛普及带来了不便。

发明内容

本发明的目的在于提供无需连接电源的无线电力物联网传感器，以解决现有的传感器由于需要外接供电电源才能正常工作，导致传感器的广泛普及收到限制的技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

无需连接电源的无线电力物联网传感器，包括传感器主体，所述传感器主体包括传感元件，微型处理器系统和通讯模块，所述传感元件连接所述微型处理器系统，所述微型处理器系统连接所述通讯模块；

所述传感器主体包括电压互感器，以所述电压互感器作为所述传感器主体的电源，所述电压互感器的电能输出端连接整流稳压系统，所述整流稳压系统设有具有升压功能的电源管理模块；所述电源管理模块的电能输出端连接所述传感器主体的电能输入端；所述传感器主体的电能输入端位于所述微型处理器系统上。

本发明将传统采用有线供电的传感器主体，通过设有电压互感器，从而实现无源性，只需将电压互感器装在电力导通的电线上，电压互感器就可以产生感应电流，用于传感器主体工作所需的用电，通过设有整流稳压系统以保证电压值足够高，且稳定。所述微型处理器系统接收所述传感元件传送的感应信号，当所述感应信号不受设定范围的限制时，通过所述无线通讯模块将感应信号发送给外部接收设备。本发明用于生活中的各种参数获知。具有易于安装，价格低，不易损坏等优点。

所述传感元件包括温度传感元件、湿度传感元件和气敏传感元件中的至少一种。

所述电压互感器包括磁芯，所述磁芯上绕设有感应线圈，所述磁芯中部设有穿线孔，还包括通电电线，所述通电电线穿过所述穿线孔；

所述感应线圈的信号输出端连接所述整流稳压系统。

当所述通电电线通电后，所述电压互感器的感应线圈感应到电能，并将电能传递给整流稳压系统。

所述通讯模块包括无线接收模块和与所述无线接收模块相匹配的无线发射模块；

所述传感器主体通过所述通讯模块连接服务器；

所述服务器通过无线通讯方式连接终端设备，所述终端设备包括手机、笔记本电脑、台式电脑、平板电脑中的任意一种。

本发明通过在传感器主体上设有通讯模块，从而实现信号的接发，便于服务器服务器，对其控制，形成无线传感物联网，便于通过终端设备获知传感器主体监测到的参数信息。

所述传感器主体设有至少三个，所述至少三个传感器主体包括第一传感器、第二传感器和第三传感器，所述第一传感器、第二传感器和第三传感器依次相邻排布，所述第一传感器、第二传感器和第三传感器与所述服务器的距离依次递减；

所述第一传感器通过所述通讯模块连接所述第二传感器，所述第二传感器通过无线通讯方式连接所述第三传感器，所述第三传感器通过无线通讯方式连接所述服务器。

本发明通过传感器主体之间的相邻间的相互传递，从而将信号传递给服务器，相较传统的每个传感器均各自传递给服务器，可以扩大传感器主体的排布面积。

所述无线发射模块是以无线电磁波方式通讯的无线发射模块，所述无线发射模块通过无线电发射控制模块连接至少一个发射天线，所述发射天线采用定向发射天线。

通过无线电发射控制模块选择用于发射无线电信号的所述定向发射天线，进而实现选择无线电信号的发射方向。实现无线电信号发射方向的可控性。通过无线电发射控制模块选择无线电信号的发射方向朝向最近的服务器服务器。

所述通讯模块的传输介质为超声波信号，所述通讯模块包括超声波发射机构和超声波接收机构。本发明通过将通讯信号设置为超声波信号，参数信号传输距离更远，更可靠，改良了传统传输距离短的局限性。当传感器主体感知到的信号超出阈值的信号时，微型处理器系统给予信号给通讯模块，向外发射信号。

所述传感器主体内设有身份识别的特征数据。通讯模块除了向外传输传感器主体的检测参数信号外，还将身份识别的特征数据向外传输，便于定位。

所述至少三个传感器主体中任意一个传感器主体在受到触发时，发出特征数据，与受触发传感器主体邻近的另一个传感器主体收到特征数据，对特征数据进行加一形成新的数据，然后再次发出，下一个接收到数据的传感器主体加一后再次发出，直至被服务器接收。

本发明通过这种接力式传递的方式，从而进一步提高了参数信号的传输距离。因为受触发传感器主体向外发送特征数据时，可能被相邻的多个传感器主体接收，因此一次触发可能造成服务器收到几个不同的数据。服务器将最小的数据视为有效，其他视为无效。

所述至少三个传感器主体相邻的任意两个的传感器主体的间距相等。

根据被执行加法的次数，确定首次受触发的传感器主体与服务器间的距离。进而实现精确位置判断。各个传感器主体不必各自编写特征数据，安装时各个传感器主体完全等价，无需分别。大大降低了施工难度。所述传感器主体内存有的特征数据也一致。

所述至少三个传感器主体相邻的任意两个的传感器主体的间距差值大于或等于1m。便于对首次触发的传感器主体的定位。

所述磁芯分为两段，两段磁芯可分合，两段磁芯上分别缠绕有所述感应线圈，两段磁芯通过固定装置固定成一闭合的磁芯。两段磁芯分开，通电电线扣入磁芯中。两段磁芯通过固定装置固定成一闭合的磁芯。安装本发明时，将磁芯分为两段后，将通电电线扣在磁芯中，然后通过固定装置闭合固定。此种安装方法安装简便，可以不用拆开通电电线，直接将互感器主体扣在通电电线上即可。

所述磁芯上设有开口，所述开口处的磁芯上设有连接件，所述连接件的长度大于或等于开口的宽度。以便挡住开口。

所述连接件采用导磁材料制成。所述连接件的一端与所述磁芯转动连接，所述连接件的另一端与所述磁芯可拆卸连接。本发明通过转动所述连接件，从而实现磁芯开口处的导通与闭合，打开连接件，所述通电电线扣入磁芯中。关闭连接件，使磁芯闭合，阻止通电电线掉出磁芯。此种安装方法安装简便，可以不用拆开通电电线，直接将互感器主体扣在通电电线上即可。

附图说明

图1为本发明的一种电路框图；

图2为本发明至少三个传感器主体的通讯示意图；

图3为本发明的局部结构示意图；

图4为本发明的磁芯的一种结构示意图；

图5为本发明的磁芯的另一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1、图2、图3、图4、图5，无需连接电源的无线电力物联网传感器，包括传感器主体，传感器主体包括传感元件，微型处理器系统8和通讯模块9，传感元件7连接微型处理器系统8，微型处理器系统8连接通讯模块9；传感器主体包括电压互感器，以电压互感器作为传感器主体的电源，电压互感器的电能输出端连接整流稳压系统6，整流稳压系统6设有具有升压功能的电源管理模块；电源管理模块的电能输出端连接传感器主体的电能输入端；传感器主体的电能输入端位于微型处理器系统8上。

本发明将传统采用有线供电的传感器主体，通过设有电压互感器，从而实现无源性，只需将电压互感器装在电力导通的电线上，电压互感器就可以产生感应电流，用于传感器主体工作所需的用电，通过设有整流稳压系统6以保证电压值足够高，且稳定。微型处理器系统8接收传感元件传送的感应信号，当感应信号不受设定范围的限制时，通过无线通讯模块将感应信号发送给外部接收设备。本发明用于生活中的各种参数获知。具有易于安装，价格低，不易损坏等优点。

传感元件7包括温度传感元件、湿度传感元件、气敏传感元件中的至少一种。参见图3，电压互感器包括磁芯21，磁芯21上绕设有感应线圈5，磁芯中部设有穿线孔，还包括通电电线1，通电电线1穿过穿线孔；感应线圈的信号输出端连接整流稳压系统。当通电电线1通电后，电压互感器的感应线圈5感应到电能，并将电能传递给整流稳压系统6。传感元件7还包括电压传感元件，电压传感元件的信号输入端连接感应线圈的信号输出端。本发明通过电压传感元件感应到通电电线的通断情况了，从而确定感应线圈的能量生成情况。整流稳压系统设有储能模块。通过储能模块从而保证，通电电线断开的时候，传感器还具有向外传输信号的能量。当电压传感元件感应到通电电线的断开后，传送通电电线断开的信号，外部接收设备接收到断开信号，工作人员确定是通电电线的正常断开，还是故障所致的断开，从而实现了故障发现的实时性。

通讯模块9包括无线接收模块以及与无线接收模块相匹配的无线发射模块；传感器主体通过通讯模块9连接服务器4；服务器4通过无线通讯方式连接终端设备，终端设备包括手机、笔记本电脑、台式电脑、平板电脑中的任意一种。本发明通过在传感器主体上设有通讯模块9，从而实现信号的接发，便于服务器4，对其控制，形成无线传感物联网，便于通过终端设备获知传感器主体监测到的参数信息。

参见图2，传感器主体设有至少三个，至少三个传感器主体包括第一传感器11、第二传感器12、第三传感器13，第一传感器11、第二传感器12、第三传感器13这三个传感器依次相邻排布，第一传感器11、第二传感器12、第三传感器13这三个传感器与服务器4的距离依次递减；第一传感器11通过通讯模块9连接第二传感器12，第二传感器12通过无线通讯方式连接第三传感器13，第三传感器13通过无线通讯方式连接服务器4。本发明通过传感器主体之间的相邻间的相互传递，从而将信号传递给服务器4，相较传统的每个传感器均各自传递给服务器4，可以扩大传感器主体的排布面积。

无线发射模块是一以无线电磁波方式通讯的无线发射模块，无线发射模块通过无线电发射控制模块连接至少一个发射天线，发射天线采用定向发射天线。通过无线电发射控制模块选择用于发射无线电信号的定向发射天线，进而实现选择无线电信号的发射方向。实现无线电信号发射方向的可控性。通过无线电发射控制模块选择无线电信号的发射方向朝向最近的服务器4。

通讯模块9的传输介质为超声波信号，通讯模块9包括超声波发射机构和超声波接收机构。本发明通过将通讯信号设置为超声波信号，参数信号传输距离更远，更可靠，改良了传统传输距离短的局限性。当传感器主体感知到的信号超出阈值的信号时，微型处理器系统8给予信号给通讯模块9，向外发射信号。

传感器主体内设有身份识别的特征数据。通讯模块9除了向外传输传感器主体的检测参数信号外，还将身份识别的特征数据向外传输，便于定位。至少三个传感器主体中任意一个传感器主体在受到触发时，发出特征数据，与受触发传感器主体邻近的另一传感器主体收到特征数据，对特征数据进行加一形成新的数据，然后再次发出，下一个接收到数据的传感器主体加一后再次发出，直至被服务器接收。本发明通过这种接力式传递的方式，从而进一步提高了参数信号的传输距离。因为受触发传感器主体向外发送特征数据时，可能被相邻的多个传感器主体接收，因此一次触发可能造成服务器收到几个不同的数据。服务器将最小的数据视为有效，其他视为无效。特征数据包括静态数据部和动态数据部，静态数据部用于标识传感器主体，动态数据部用于特征数据在传送过程中的数据叠加。

至少三个传感器主体相邻的任意两个的传感器主体的间距相等。根据被执行加法的次数，确定首次受触发的传感器主体与服务器间的距离。进而实现精确位置判断。各个传感器主体不必各自编写特征数据，安装时各个传感器主体完全等价，无需分别。大大降低了施工难度。传感器主体内存有的特征数据也一致。至少三个传感器主体相邻的任意两个的传感器主体的间距差值不小于1m。便于对首次触发的传感器主体的定位。

参见图4、图5，磁芯21分为两段，两段磁芯21可分合，两段磁芯21上分别缠绕有感应线圈，两段磁芯21通过固定装置固定成一闭合的磁芯21。两段磁芯21分开，通电电线扣入磁芯21中。两段磁芯21通过固定装置固定成一闭合的磁芯21。安装本发明时，将磁芯21分为两段后，将通电电线扣在磁芯21中，然后通过固定装置闭合固定。此种安装方法安装简便，可以不用拆开通电电线，直接将互感器主体扣在通电电线上即可。磁芯21上设有开口，开口处的磁芯21上设有连接件，连接件的长度不小于开口的宽度。以便挡住开口。连接件采用导磁材料制成。连接件22的一端与磁芯21转动连接，连接件22的另一端与磁芯21可拆卸连接。本发明通过转动连接件，从而实现磁芯21开口处的导通与闭合，打开连接件，通电电线扣入磁芯21中。关闭连接件，使磁芯21闭合，阻止通电电线掉出磁芯21。此种安装方法安装简便，可以不用拆开通电电线，直接将互感器主体扣在通电电线上即可。

服务器内设有一静态数据库，静态数据库内存储有传感器主体的正常检测信息；服务器内还设有动态数据库，动态数据库实时更新接收到的传感器主体检测到的信息。微型处理器系统连接时钟模块，无线发射模块定时向外发射信号。便于上位机进行实时监控，以及动态数据库的实时更新，便于人员了解不同工作时间段，不同工作情况下，传感器主体的具体工作状态。不单单是在传感器的检测数值超过规定范围，而触发无线发射模块发送报警信号给服务器。服务器设有故障模式静态数据库，静态数据库内存储有传感器发送的不同的故障模式及与其相对应的电信号的数值范围，不同的故障模式及与其相对应的电信号的数值范围构成判断规则。这里的电信号可以是电压、电流、PWM、频率等电信号形式。故障模式是故障的表现形式，不同的故障模式下传感器检测到的电信号有不同的表现形式或数值范围。便于对不同的故障模式进行识别。服务器内设有一动态数据库，服务器内设有一智能控制模块，智能控制模块对传感器检测的各检测参数范围内的异常电信号及其故障表现形式进行记录，并存入动态数据库，动态数据库在使用过程中得以扩展，构成具有自主学习模式的动态数据库。智能控制模块依据动态数据库内不断学习得到的判断规则对传感器输出的电信号进行分析，区分检测参数变化现象，控制传感器的工作状态，使传感器始终在正常范围内工作，不会损坏。这里的电信号可以是电压、电流、PWM、频率等电信号形式。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.无需连接电源的无线电力物联网传感器，包括传感器主体，其特征在于，所述传感器主体包括传感元件，微型处理器系统和通讯模块，所述传感元件连接所述微型处理器系统，所述微型处理器系统连接所述通讯模块；

所述传感器主体包括电压互感器，以所述电压互感器作为所述传感器主体的电源，所述电压互感器的电能输出端连接整流稳压系统，所述整流稳压系统设有具有升压功能的电源管理模块；所述电源管理模块的电能输出端连接所述传感器主体的电能输入端；所述传感器主体的电能输入端位于所述微型处理器系统上。

2.根据权利要求1所述的无需连接电源的无线电力物联网传感器，其特征在于：所述传感元件包括温度传感元件、湿度传感元件和气敏传感元件中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的无需连接电源的无线电力物联网传感器，其特征在于：所述电压互感器包括磁芯，所述磁芯上绕设有感应线圈，所述磁芯中部设有穿线孔，还包括通电电线，所述通电电线穿过所述穿线孔；

所述感应线圈的信号输出端连接所述整流稳压系统。

4.根据权利要求3所述的无需连接电源的无线电力物联网传感器，其特征在于：所述通讯模块包括无线接收模块和与所述无线接收模块相匹配的无线发射模块；

所述传感器主体通过所述通讯模块连接服务器；

所述服务器通过无线通讯方式连接终端设备，所述终端设备包括手机、笔记本电脑、台式电脑和平板电脑中的任意一种。

5.根据权利要求4所述的无需连接电源的无线电力物联网传感器，其特征在于：所述传感器主体设有至少三个，所述至少三个传感器主体包括第一传感器、第二传感器和第三传感器，所述第一传感器、第二传感器和第三传感器依次相邻排布，所述第一传感器、第二传感器和第三传感器与所述服务器的距离依次递减；

所述第一传感器通过所述通讯模块连接所述第二传感器，所述第二传感器通过无线通讯方式连接所述第三传感器，所述第三传感器通过无线通讯方式连接所述服务器。

6.根据权利要求4所述的无需连接电源的无线电力物联网传感器，其特征在于：所述无线发射模块是以无线电磁波方式通讯的无线发射模块，所述无线发射模块通过无线电发射控制模块连接至少一个发射天线，所述发射天线采用定向发射天线。

7.根据权利要求4所述的无需连接电源的无线电力物联网传感器，其特征在于：所述通讯模块的传输介质为超声波信号，所述通讯模块包括超声波发射机构和超声波接收机构。

8.根据权利要求5所述的无需连接电源的无线电力物联网传感器，其特征在于：所述传感器主体内设有身份识别的特征数据。

9.根据权利要求8所述的无需连接电源的无线电力物联网传感器，其特征在于：所述至少三个传感器主体中任意一个传感器主体在受到触发时，发出特征数据，与受触发传感器主体邻近的另一传感器主体收到特征数据，对特征数据进行加一形成新的数据，然后再次发出，下一个接收到数据的传感器主体加一后再次发出，直至被服务器接收。

10.根据权利要求9所述的无需连接电源的无线电力物联网传感器，其特征在于：所述至少三个传感器主体相邻的任意两个的传感器主体的间距相等。