CN110471321A

CN110471321A - 一种环境检测设备

Info

Publication number: CN110471321A
Application number: CN201810443408.4A
Authority: CN
Inventors: 彭宇龙; 韩杰; 王艳辉; 杨春晖
Original assignee: Visionvera Information Technology Co Ltd
Current assignee: Visionvera Information Technology Co Ltd
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2018-05-10
Publication date: 2019-11-19

Abstract

本发明实施例提供了一种环境检测设备，具有发电机、充电芯片、电池、控制器、一个或多个环境传感器、通信芯片，发电机嵌入管道中、并分别连接充电芯片与控制器，充电芯片连接电池，一个或多个环境传感器与通信芯片连接控制器；发电机在管道流经液体时，产生电流，并传输至充电芯片；充电芯片根据电流对电池进行充电；电池为控制器、一个或多个环境传感器与通信芯片供电；一个或多个环境传感器采集一种或多种环境数据，并传输至控制器；控制器将一种或多种环境数据传输至通信芯片；通信芯片将一种或多种环境数据发送至服务器，以进行业务处理。环境检测设备也无需部署数据线，整机没有外露的接口，防水、防尘等防护功能强，适于部署在管道中。

Description

一种环境检测设备

技术领域

本发明涉及环境检测的技术领域，特别是涉及一种环境检测设备。

背景技术

在输水管道、运油管道等运输场景，管道十分之长，为了保证管道运输安全，通常会部署相应的传感器采集环境数据进行监控。

由于运输管道的位置大多较为偏僻，为了保证传感器正常运行，传感器一般采用机械式或者内置电池。

如果使用机械式的传感器，需要人工去现场进行读取相关的度数。

如果使用内置电池的传感器，需要人工定期跟换电池。

采用机械式或者内置电池的传感器在使用过程中，都需要人工频繁地进行维护，检测操作较为不便。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种环境检测设备。

依据本发明的一个方面，提供了一种环境检测设备，所述环境检测设备具有发电机、充电芯片、电池、控制器、一个或多个环境传感器、通信芯片，所述发电机嵌入管道中、并分别连接所述充电芯片与所述控制器，所述充电芯片连接所述电池，所述一个或多个环境传感器与所述通信芯片连接所述控制器；

所述发电机在所述管道流经液体时，产生电流，并传输至所述充电芯片；

所述充电芯片根据所述电流对所述电池进行充电；

所述电池为所述控制器、所述一个或多个环境传感器与所述通信芯片供电；

所述一个或多个环境传感器采集一种或多种环境数据，并传输至所述控制器；

所述控制器将所述一种或多种环境数据传输至所述通信芯片；

所述通信芯片将所述一种或多种环境数据发送至服务器，以进行业务处理。

可选地，所述发电机包括轮机与转子线圈；

所述轮机嵌入管道中，在所述管道流经液体时，所述液体带动所述轮机旋转，所述轮机驱动所述转子线圈发电。

可选地，所述控制器测量所述轮机的转速；

所述控制器采用所述轮机的转速计算所述液体的流量；

所述控制器将所述流量标记时间信息，并发送至所述通信芯片；

所述通信芯片将标记时间信息的流量发送至所述服务器，以根据所述标记时间信息的流量监测所述管道的运行状态。

可选地，所述充电芯片对所述电流进行整流处理，将整流处理之后的电流传输至所述电池进行充电。

可选地，所述环境检测设备还具有连接开关，所述连接开关接入所述发电机与所述充电芯片之间；

所述控制器检测所述电池的剩余电量；

所述控制器在所述剩余电量高于预设的第一阈值时，发送断开信号至所述连接开关；

所述连接开关依据所述断开信号断开所述发电机与所述充电芯片之间的连接。

可选地，所述控制器在所述剩余电量低于预设的第二阈值时，发送连接信号至所述连接开关；

所述连接开关依据所述连接信号连接所述发电机与所述充电芯片。

可选地，所述控制器检测所述电池的运行状态与剩余电量；

所述控制器在所述运行状态为非充电状态、且所述剩余电量小于预设的第三阈值时，向所述一个或多个环境传感器发送降频信号；

所述一个或多个环境传感器依据所述降频信号降低采集所述一种或多种环境数据的频率。

可选地，所述控制器将所述一种或多种环境数据存储至预设的数据队列中；

所述控制器在所述数据队列中存储的环境数据的数量大于预设的数量阈值时，将所述数据队列中存储的环境数据发送至所述通信芯片。

可选地，所述控制器检测所述电池的运行状态与剩余电量；

所述控制器在所述运行状态为非充电状态、且所述剩余电量小于预设的第四阈值时，在预设的多个电量范围中查询所述剩余电量所属的目标电量范围；

所述控制器在预设的映射关系查找所述目标电量范围对应的组件名称；

所述控制器根据所述组件名称生成停电信号，并发送至所述电池；

所述电池依据所述停电信号停止为所述组件名称对应的组件供电；

其中，在所述映射关系中，所述电量范围的值与所述组件的供电优先级负相关。

可选地，所述环境传感器包括如下的至少一种：

温度传感器、湿度传感器、红外传感器、气体探测器。

本发明实施例包括以下优点：

在环境检测设备中，发电机在管道流经液体时，产生电流，并传输至充电芯片，充电芯片根据电流对所述电池进行充电，电池为控制器、一个或多个环境传感器与通信芯片供电，一个或多个环境传感器采集一种或多种环境数据，并传输至控制器，控制器将一种或多种环境数据传输至通信芯片，通信芯片将一种或多种环境数据发送至服务器，以进行业务处理，一方面，环境检测设备内置电池供电，并内置通信芯片与服务器进行通信，无需部署数据接口，也无需部署数据线，整机没有外露的接口，防水、防尘等防护功能强，适于部署在管道中，另一方面，将管道中液体的动能部分转化为电能，可以持续供电，无需依赖外部电源，保证环境检测设备的正常运行。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种环境检测设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本发明一个实施例的一种环境检测设备的结构示意图。

如图1所示，环境检测设备100具有发电机102、充电芯片103、电池104、控制器101、一个或多个环境传感器105、通信芯片106。

在本发明实施例中，环境检测设备100可以应用于管道监测，如输水管道、运油管道等。

发电机102嵌入管道中、并分别连接充电芯片103与控制器101。

其中，控制器101可以包括MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)等，是环境检测设备100的控制中心，利用各种接口和线路连接整个环境检测设备100的各个部分，通过运行或执行存储在存储器内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，执行采集器的各种功能和处理数据，从而对环境检测设备100进行整体监控。

充电芯片103连接电池104。

其中，电池104可以为锂电池等，充电芯片103可以包括SL1053、TP4054、HL7016等，可以为充电提供恒定电流充电、恒定电压充电、电池状态检测、温度监控、充电结束低泄漏、充电状态指示等功能。

一个或多个环境传感器105与通信芯片106连接控制器101。

其中，环境传感器105可以由本领域技术人员根据管道的实际情况进行设置，通过UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)等接口接入控制器101。

在一个示例中，该环境传感器105可以包括如下的至少一种：

温度传感器、湿度传感器、红外传感器、气体探测器。

通信芯片106用于通过无线传输的方式与服务器进行通信，进一步而言，通信芯片106为移动通信芯片，如NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，基于蜂窝的窄带物联网)，将相关的数据发送至基站，基站发送至相关的服务器，也可以为蓝牙芯片，将相关的数据发送至附近的中央节点，由中央节点统一在管辖区内的数据发送至相关的服务器，等等，本发明实施例对此不加以限制。

在管道运输的过程中，液体(如水、石油等)会流经管道，输送至目的地，发电机102在管道流经液体时，产生电流，并传输至充电芯片103。

在本发明的一个实施例中，发电机102包括轮机1021与转子线圈1022。

轮机1021嵌入管道中，在管道流经液体时，液体带动轮机1021旋转，轮机1021驱动转子线圈1022发电，进一步而言，轮机1021带动转子1022(电磁场)旋转，定子线圈切割磁力线，从而产生电能。

充电芯片103根据电流对电池104进行充电，此时，液体的流动会产生动能，发电机102将部分的动能转化电能，最终存储至电池104中。

在本发明的一个实施例中，充电芯片103对电流进行整流处理，将整流处理之后的电流传输至电池104进行充电。

此后，电池104为环境检测设备100的各个组件提供电能，保证环境检测设备100的正常运行，在本发明实施例中，电池104可以为控制器101、一个或多个环境传感器105与通信芯片106供电，使得控制器101、一个或多个环境传感器105正常运行。

一个或多个环境传感器105在电池104供电的条件下，采集一种或多种环境数据，如温度数据、湿度数据、红外数据、气体数据，等等，并传输至控制器101。

控制器101在电池104在供电的条件下，接收一个或多个环境传感器105传输的一种或多种环境数据，将一种或多种环境数据传输至通信芯片106。

通信芯片106在电池104供电的条件下，接收控制器101发送的一种或多种环境数据，将一种或多种环境数据发送至服务器，以进行业务处理。

例如，监测温度数据是否在预设的温度合法范围内，监测湿度数据是否在预设的湿度合法范围内，等等。

在本发明的一个实施例中，控制器101在电池104供电的条件下，测量轮机1021的转速，采用轮机1021的转速计算液体的流量。

一般情况下，自抽连续流动中的流量取决于垂直管与水平管的几何形状、液体的特性和转速，流量随转速增大而增大。在低转速小流量时(摩擦限定流)，Q(流量)与ω²(转速)成线性，在高转速大流量时(加速限定流)，Q与ω²成线性。

控制器101在测量转速的同时，记录时间信息，在基于转速计算流量之后，将流量标记相应的时间信息，并发送至通信芯片106。

通信芯片106在电池104供电的条件下，将标记时间信息的流量发送至服务器，以根据标记时间信息的流量监测管道的运行状态。

例如，如果标记时间信息的流量稳定在一流量合法范围，则运行状态为正常，否则，运行状态为异常或者停止运输。

在本发明的一个实施例中，环境检测设备100还具有连接开关107，连接开关107接入发电机102与充电芯片103之间。

在本发明实施例中，控制器101可以间隔一定的时间段，检测电池104的剩余电量。

控制器101在剩余电量高于预设的第一阈值(如90％、95％等)时，认为电池104的剩余电量较高，可以维持环境检测设备100运行较长的一段时间，则可以发送断开信号至连接开关107。

连接开关107接收控制器101发送的断开信号，依据断开信号断开发电机102与充电芯片103之间的连接，停止将发电机102产生的电流传输值充电芯片103，从而停止对电池104进行充电，对避免持续对电池104进行充电，对电池104造成损伤。

此外，控制器101在剩余电量低于预设的第二阈值(第二阈值小于或等于第一阈值，如50％等)时，认为电池104的剩余电量一般，可以维持环境检测设备100运行稍长的一段时间，发送连接信号至连接开关107。

连接开关107接收控制器101发送的连接信号，依据连接信号连接发电机102与充电芯片103，重新将发电机102产生的电流传输值充电芯片103，从而重新对电池104进行充电，保证电池104具有充足的电量提供给环境检测设备100的各个组件进行运行。

在本发明的一个实施例中，由于管道停止运输液体(如水、石油等)、管道出现故障等因素，液体流动降低、甚至停止，可能导致发电机102发电不足，无法为电池104进行供电。

因此，控制器101可以间隔一定的时间，检测电池104的运行状态与剩余电量。

控制器101在运行状态为非充电状态(即电池104并未进行充电)、且剩余电量小于预设的第三阈值(如30％)时，认为电池104的剩余电量较低，可以维持环境检测设备100运行较短的一段时间，则向一个或多个环境传感器105发送降频信号。

一个或多个环境传感器105接收控制器101发送的降频信号，依据降频信号降低采集一种或多种环境数据的频率，从而降低功耗，减少电量的消耗。

此外，控制器101可以在存储器中生成数据队列，将一种或多种环境数据存储至预设的数据队列中。

控制器101在数据队列中存储的环境数据的数量大于预设的数量阈值时，将数据队列中存储的环境数据发送至通信芯片106，从而降低环境数据的上传频率，降低功耗，减少电量的消耗。

在本发明的一个实施例中，可以预先将剩余电量划分为多个电量范围，并建立电量范围与环境检测设备100的各个组件之间的映射关系。

其中，在映射关系中，电量范围的值与组件的供电优先级负相关，即电量范围的值越高，其对应的组件的供电优先级越低，反之，电量范围的值越低，其对应的组件的供电优先级越高。

例如，在环境检测设备100中，部分可停止的组件的供电优先级依次降序为通信芯片104、温度传感器、湿度传感器，而电量范围分别为[0，10％)、[10％，15％)、[15％，20％)。

在本示例中，[0，10％)对应通信芯片104、[10％，15％)对应温度传感器、[15％，20％)对应湿度传感器，即电池104的剩余电量为[15％，20％)时，停止为湿度传感器供电，继续对通信芯片104、温度传感器供电，电池104的剩余电量为[10％，15％)时，停止为温度传感器供电，继续对通信芯片104供电，电池104的剩余电量为[0，10％)时，停止为通信芯片104供电。

控制器101可以间隔一定的时间，检测电池104的运行状态与剩余电量。

控制器101在运行状态为非充电状态、且剩余电量小于预设的第四阈值(如20％)时，认为电池104的剩余电量较低，可以维持环境检测设备100运行较短的一段时间，则可以在预设的多个电量范围中查询剩余电量所属的目标电量范围。

控制器101在预设的映射关系查找目标电量范围对应的组件名称，根据组件名称生成停电信号，并发送至电池104。

在具体实现中，该组件可以包括一个或多个环境传感器105、通信芯片106，等等。

电池104接收控制器101发送的停电信号，依据停电信号停止为组件名称对应的组件供电，降低电量的消耗。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种环境检测设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种环境检测设备，其特征在于，所述环境检测设备具有发电机、充电芯片、电池、控制器、一个或多个环境传感器、通信芯片，所述发电机嵌入管道中、并分别连接所述充电芯片与所述控制器，所述充电芯片连接所述电池，所述一个或多个环境传感器与所述通信芯片连接所述控制器；

所述充电芯片根据所述电流对所述电池进行充电；

2.根据权利要求1所述的环境检测设备，其特征在于，所述发电机包括轮机与转子线圈；

3.根据权利要求2任一项所述的环境检测设备，其特征在于，

所述控制器测量所述轮机的转速；

所述控制器采用所述轮机的转速计算所述液体的流量；

4.根据权利要求1所述的环境检测设备，其特征在于，所述充电芯片对所述电流进行整流处理，将整流处理之后的电流传输至所述电池进行充电。

5.根据权利要求1所述的环境检测设备，其特征在于，所述环境检测设备还具有连接开关，所述连接开关接入所述发电机与所述充电芯片之间；

所述控制器检测所述电池的剩余电量；

6.根据权利要求5所述的环境检测设备，其特征在于，

所述控制器在所述剩余电量低于预设的第二阈值时，发送连接信号至所述连接开关；

7.根据权利要求1-6任一项所述的环境检测设备，其特征在于，

所述控制器检测所述电池的运行状态与剩余电量；

8.根据权利要求7所述的环境检测设备，其特征在于，

所述控制器将所述一种或多种环境数据存储至预设的数据队列中；

9.根据权利要求1-6任一项所述的环境检测设备，其特征在于，

所述控制器检测所述电池的运行状态与剩余电量；

10.根据权利要求1-6任一项所述的环境检测设备，其特征在于，所述环境传感器包括如下的至少一种：

温度传感器、湿度传感器、红外传感器、气体探测器。