CN107017695A - 光储互补土壤墒情传感器电源装置 - Google Patents

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马艳
斯俊
包志炎
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    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
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Abstract

本发明公开了一种光储互补土壤墒情传感器电源装置，其所需电能由呈三棱锥排布光伏电池阵列及蓄电池提供，且光伏电池和蓄电池既可以独立工作又可以单独工作；电池管理与保护模块对蓄电池的充放电进行合理控制，对电池加以保护；电池监测模块对光伏电池和蓄电池进行监测，并将监测的数据反馈给单片机中心处理器，再利用GPRS将数据无线传输到远程服务器，通过光伏电池和蓄电池的协同工得到稳定的输出电压。三棱锥型太阳能光伏阵列安装在一个控制箱上，由支架支撑。所述光储互补土壤墒情传感器电源装置结构简单，安装方便，可以为传感器持续提供稳定的电能，适合传感器长期野外作业。

Description

光储互补土壤墒情传感器电源装置
技术领域
本发明涉及的是一种电源装置，具体涉及一种光储互补土壤墒情传感器电源装置。
背景技术
土壤的含水率在描述土壤的农艺方面起到至关重要的作用，所以研究成果土壤墒情传感器对于水利，智能灌溉、精准农业等具有重要的现实意义，在我国这样一个农业大国，具有广阔的市场前景。
传统多采用蓄电池对传感器供电，但是已安装完成的设备不适宜经常性拔出更换蓄电池，对农作物生产环境造成扰动。目前逐渐发展成为采用光伏电池对传感器供电，但是光伏发电具有间歇性，受季节、天气影响大，输出电压不稳定，并且传统的平方式光伏板光伏板不能接收全方位的太阳光源，太阳能利用效率低。为解决上述问题，本发明采用光储互补模式，光伏为主，储能电池为辅。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于解决传统用于传感器供电的电源结构复杂，不便于安装，电源更换频繁的问题，提供一种光储互补土壤墒情传感器电源装置，是一种可为土壤墒情传感器提供持稳定电压的微型光储互补的独立电源装置。本发明的目的通过以下的技术方案实现：
光储互补土壤墒情传感器电源装置，包括光伏电池阵列，控制箱和支架；所述光伏电池阵列呈三棱锥型排布，安装在控制箱上，控制箱由支架支撑；控制箱内部装有降压模块、蓄电池、电池管理与保护模块、电池监测模块、通信模块。
进一步的，所述三棱锥型排布使得光伏电池阵列接收到不同角度的太阳光源。
进一步的，所述光伏电池阵列输出经过降压模块，最终与蓄电池和电池管理与保护模块相连接；所述的降压模块芯片选用LT3652HV，光伏输入为6V，经降压模块输出电压为3.3V。
进一步的，所述的电池管理与保护模块分别与蓄电池和光伏电池阵列相连，用于监测蓄电池电压，并根据监测结果来合理控制电池的充放电，并对电源加以保护；所述的电池管理与保护模块芯片采用MM3077FN，引脚CO和DO分别与第一开关器件和第二开关器件连接，引脚V-与连接光伏输出负极P-相连，引脚Vdd和检测相连，Vss连接到蓄电池负极，引脚CT悬空，其中所述第一开关器件和第二开关器件选用MOS管。
进一步的，所述的电池监测模块芯片选用ADS1013，监测光伏电池阵列和蓄电池输出电压，并将监测数据反馈给单片机。
进一步的，所述通信模块采用单片机STM32F103和无线传输模块SIM808，通讯协议采用GPRS协议的HTTP传输方式，将从单片机接收电源状态的数据传输给远程服务器进行监控。
进一步的，所述的电源装置对外提供3.3V稳定直流电压，给采集单元供电。
本发明的优点是：本发明具有结构简单，安装方便，稳定性高等优点。本发明的光伏电池阵列排布呈三棱锥型，可以接收不同角度的太阳能光源，大大提高了太阳能利用率；本发明是采用光储互补发电解决了传统电源更换频繁和新能源发电具有间歇性的问题，为土壤墒情传感器长时间野外作业提供了条件；本发明实现了数据的远程传输，便于实时观测电池状态，电池管理与保护模块和电池监测模块的引入提高了远程数据采集的稳定性。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是系统供电结构原理图；
图3是系统供电硬件原理图一；
图4是系统供电硬件原理图二。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
本发明的光储互补土壤墒情传感器电源装置包括：光伏电池阵列3，控制箱4和支架5；控制箱4内部装有降压模块、蓄电池、电池管理与保护模块、电池监测模块、通信模块。本发明的整体结构如图1所，光伏电池阵列3呈三棱锥型排布，安装在控制箱4上，由支架5支撑。
如图2所示是系统供电结构原理图，其中选用的各芯片型号如下：
降压模块芯片选用LT3652HV，电池管理与保护模块芯片采用MM3077FN，电池监测模块芯片选用ADS1013，控制器采用单片机STM32F103，无线传输模块SIM808，通讯协议采用GPRS协议的HTTP传输方式。
供给土壤墒情传感器的电能主要由光伏电池阵列3提供，当光伏输出不足以保证传感器正常工作时由蓄电池供电。电池管理与保护模块对蓄电池进行实时监测，设定电池充电的上下限阈值，当蓄电池电压低于下限阈值时，第一开关器件1和第二开关器件2处于导通状态，电池地和光伏地连接，光伏阵列向蓄电池充电；当蓄电池电压高于上限阈值时，防止对蓄电池过充，控制电路发出控制信号关断第一开关器件1，停止对蓄电池充电；当蓄电池和光伏都不足以为传感器提供电能时，控制第一开关器件1和第二开关器件2关断，电源停止对外供电。
电池监测模块监测光伏电池阵列和蓄电池的状态，并将监测数据反馈到通信模块。所述通信模块采用单片机STM32F103以及SIM808模块构成。通讯协议采用GPRS协议的HTTP传输方式，将从单片机接收电源状态的数据传输给远程服务器进行监控，当电池出现故障时触发报警装置，实现了用户对电池状态的实时监测。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的原理下所作的改变，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.光储互补土壤墒情传感器电源装置，包括光伏电池阵列（3），控制箱（4）和支架（5）；其特征在于：所述光伏电池阵列（3）呈三棱锥型排布，安装在控制箱（4）上，控制箱（4）由支架（5）支撑；控制箱内部装有降压模块、蓄电池、电池管理与保护模块、电池监测模块、通信模块。
2.如权利要求1所述的光储互补土壤墒情传感器电源装置，其特征在于：所述三棱锥型排布使得光伏电池阵列（3）接收到不同角度的太阳光源。
3.如权利要求1所述的光储互补土壤墒情传感器电源装置，其特征在于：所述光伏电池阵列（3）输出经过降压模块，最终与蓄电池和电池管理与保护模块相连接；所述的降压模块芯片选用LT3652HV，光伏输入为6V，经降压模块输出电压为3.3V。
4.如权利要求1所述的光储互补土壤墒情传感器电源装置，其特征在于：所述的电池管理与保护模块分别与蓄电池和光伏电池阵列相连，用于监测蓄电池电压，并根据监测结果来合理控制电池的充放电，并对电源加以保护；所述的电池管理与保护模块芯片采用MM3077FN，引脚CO和DO分别与第一开关器件（1）和第二开关器件（2）连接，引脚V-与连接光伏输出负极P-相连，引脚Vdd和检测相连，Vss连接到蓄电池负极，引脚CT悬空，其中所述第一开关器件（1）和第二开关器件（2）选用MOS管。
5.如权利要求1所述的光储互补土壤墒情传感器电源装置，其特征在于：所述的电池监测模块芯片选用ADS1013，监测光伏电池阵列和蓄电池输出电压，并将监测数据反馈给单片机。
6.如权利要求1所述的光储互补土壤墒情传感器电源装置，其特征在于：所述通信模块采用单片机STM32F103和无线传输模块SIM808，通讯协议采用GPRS协议的HTTP传输方式，将从单片机接收电源状态的数据传输给远程服务器进行监控。
7.如权利要求1所述的光储互补土壤墒情传感器电源装置，其特征在于：所述的电源装置对外提供3.3V稳定直流电压，给采集单元供电。
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