CN112271832A - 供电装置、电力设备传感器及电力系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种供电装置、电力设备传感器及电力系统，属于供电领域。该供电装置包括：功率信号发射模块，用于发射第一功率信号；以及取能模块，用于接收所述第一功率信号并将所述第一功率信号转换为电能，以用于供电。藉此，实现了无需直接接触电源适配器或电池等外部供电设备就可进行供电，也无需内置电池，如此，避免了布线及因布线带来的问题，避免了因内置电池导致的消耗人力和物力及废弃电池对环境造成破坏的问题，避免了在高温或周边有明火的情况下外部供电设备容易燃烧甚至爆炸威胁被供电对象的安全性的问题。

Description

供电装置、电力设备传感器及电力系统

技术领域

本发明涉及供电领域，具体地涉及一种供电装置、电力设备传感器及电力系统。

背景技术

在GIS设备中，断路器操动机构是一个极为重要的组件，成本高昂，同时也是个易损件；由于成本高且易损，频繁更换新的断路器操动机构显然不太合理，为了防止断路操动机构在断路保护的关键时刻出现问题，提前对这个装置进行检测并评估是否濒临失效就现得极为重要。现阶段评估GIS断路操动机构是否濒临失效的有效方法是，让有经验的老工程师现场人耳听取机构断开时的声响情况，通过声音情况来判断是否处于接近失效状态；这样的方法对于设备的检修有着非常有效的作用，但是经常受限于环境、场地和人员等因素，同时它也不利于设备管理维护向智能化方向发展。

参考现阶段人体工学有效方法，结合传感器原理、数字信号处理和数据管理等智能化科技，已有行业内相关人员提出直接采用MEMS振动传感器再结合相应的处理电路解决GIS振动的数据采集。GIS作为重要的电力设备，其设备的安全性应得到保障，同时对它进行维护检测的辅件也应具有足够安全的性能；可以说目前对GIS进行维护检测的所有电子设备都需要电能供给，哪怕是低功耗的弱电设备，也需要一个电源适配器或电池进行供电。电源适配器或电池虽然有一定的能量输出，但这两种供电方式都有其不可避免的问题：1)采用外接电源线的供电方式需提前布线，使传感器的灵活性较差；2)内置电池会面临电池耗尽的问题，更换电池不仅消耗人力、物力、废弃的电池还会对环境造成极大的破坏；3)在特殊情况下，如高温或周边有明火的情况下，这些弱电配件容易燃烧甚至爆炸，威胁到GIS设备的安全性。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种供电装置、电力设备传感器及电力系统，其可解决或至少部分解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例的一个方面提供一种供电装置，该供电装置包括：功率信号发射模块，用于发射第一功率信号；以及取能模块，用于接收所述第一功率信号并将所述第一功率信号转换为电能，以用于供电。

可选地，所述取能模块包括：第一天线，用于接收所述第一功率信号；第一信号转换模块，用于对所述第一功率信号进行单端转差分信号，以得到第一差分信号；第一阻抗匹配电路，用于对所述第一差分信号进行阻抗匹配，以将所述第一差分信号转换成能够被能量转换模块接收的差分信号；所述能量转换模块，用于将经过阻抗匹配后得到的所述第一差分信号转换为电能，以用于供电。

可选地，所述取能模块还包括：防止回流模块，与所述能量转换模块连接，用于防止电流回流至所述能量转换模块；能量存储模块，与所述防止回流模块连接，用于存储电能并提供电能；以及稳压电路，与所述能量存储模块连接，用于接受所述能量存储模块提供的电能并稳定电压，以输出稳定的电压进行供电。

可选地，所述供电装置还包括：处理模块，包括：第二天线，用于接收第二功率信号；过滤模块，用于过滤频率不在预设频率范围内的所述第二功率信号；第二信号转换模块，用于对经过过滤的所述第二功率信号进行单端转差分信号，以得到第二差分信号；第二阻抗匹配电路，用于对所述第二差分信号进行阻抗匹配，以将所述第二差分信号转换成能够被唤醒模块接收的差分信号；所述唤醒模块，用于在接收到所述第二差分信号的情况下发出唤醒信号至第一控制模块，以唤醒所述第一控制模块；以及所述第一控制模块，用于在接收到所述唤醒信号的情况下被唤醒。

可选地，所述处理模块还包括：通信模块，与所述第一控制模块连接，用于在所述第一控制模块被唤醒的情况下被所述第一控制模块控制打开，以用于通信。

此外，本发明实施例的另一方面提供一种电力设备传感器，该电力设备传感器被上述的供电装置供电。

可选地，该电力设备传感器包括：监听模块，用于在检测到启动信号的情况下，发出中断信号；第二控制模块，用于：在被唤醒的情况下，判断是否是被所述中断信号唤醒；以及在被所述中断信号唤醒的情况下，控制为采集模块供电，以使所述采集模块采集数据；以及所述采集模块，用于在被供电的情况下，采集数据并将所述数据传输至所述第二控制模块。

可选地，该电力设备传感器还包括：数据存储模块，用于在所述第二控制模块的控制下存储所述数据。

可选地，所述第二控制模块还用于：在不是被所述中断信号唤醒的情况下，接收串口命令；判断是否收到进入低功耗指令；在未收到进入低功耗指令的情况下，判断是否是已超过预设时间间隔未收到所述进入低功耗指令；以及在不是超过预设时间间隔未收到所述进入低功耗指令的情况下，传输所述数据，以响应所述串口命令。

另外，本发明实施例的另一方面还提供一种电力系统，该电力系统包括：上述的供电装置；上述的电力设备传感器；以及终端，该终端被上述的供电装置供电。

通过上述技术方案，通过将功率信号发射模块发射的功率信号转换成电能来进行供电，实现了无需直接接触电源适配器或电池等外部供电设备就可进行供电，也无需内置电池，如此，避免了布线及因布线带来的问题，避免了因内置电池导致的消耗人力和物力及废弃电池对环境造成破坏的问题，避免了在高温或周边有明火的情况下外部供电设备容易燃烧甚至爆炸威胁被供电对象的安全性的问题。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的供电装置的结构框图；

图2是UHF无线供能器的结构框图；

图3是UHF无线供能器的电路图；

图4是本发明另一实施例提供的取能模块和处理模块集成电路示意图；

图5是是本发明另一实施例提供的GIS声学指纹传感器的结构框图；

图6是本发明另一实施例提供的GIS声学指纹传感器的电路图；

图7是本发明另一实施例提供的GIS声学指纹传感器的工作流程图；

图8是本发明另一实施例提供的电力系统的结构框图；以及

图9是本发明另一实施例中提供的GIS声学指纹采集设备和电磁波取能&低功耗处理模块的通信流程。

附图标记说明

1 功率信号发射模块 2 取能模块

10 UHF无线供能器 11 UHF功率信号发生器

12 UHF天线 111 DC/DC电路

112 第一MCU 113 UHF读头模块

211 第一天线 212 第二天线

221 第一巴伦器件 222 第一LC阻抗匹配电路

223 UHF能量转换芯片 224 肖特基二极管

225 法拉第电容 226 升压电路

227 声表面滤波器 228 第二巴伦器件

229 第二LC阻抗匹配电路 22A UHF唤醒芯片

231 第三天线 232 蓝牙模块

24 第二MCU 20 电磁波取能&低功耗处理模块

30 GIS声学指纹传感器 31 第三MCU

32 MEMS 33 高精度ADC

34 主MEMS 35 Flash

40 GIS声学指纹采集设备

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

本发明实施例的一个方面提供供电装置。

图1是本发明一实施例提供的供电装置的结构框图。如图1所示，该供电装置包括功率信号发射模块1和取能模块2。

其中，功率信号发射模块1用于发射第一功率信号。可选地，第一功率信号可以是UHF功率信号。可选地，功率信号发射模块1可以是UHF无线供能器。图2是UHF无线供能器的结构框图。如图2所示，UHF无线供能器10包括UHF功率信号发生器11和UHF天线12。UHF功率信号发生器11要实现的功能就是产生UHF功率信号(840MHz～845MHz)，通过放大后向UHF天线12提供足够强的UHF功率信号，这个信号的功率范围是5dBm～33dBm，一般情况下优先最大功率33dBm。UHF天线12一般选用定向增益较大的圆极化天线(大于9dBi)，它的功能是向外辐射能量，实现无线能量传输。UHF功率信号发生器11和UHF天线12做在一个机壳里，实现UHF无线供能器10；UHF无线供能器10可以通过外部电源适配器DC12V供电。图3是UHF无线供能器的电路图。其中，DC/DC电路111、第一MCU112和UHF读头模块113组成UHF功率信号发生器。如图3所示，外部直流12V供电通过DC/DC电路111(例如，MP2403)实现直流电压的转换，DC/DC电路111分别提供3.3V和5V电源，其中3.3V给第一MCU 112供电，5V给UHF读头模块113(GM204)供电。需要说明的是，DC/DC电路111可以提供的电源的电压值可以根据具体情况变更。当UHF无线供能器上电后，第一MCU 112(STM32F107)开始设置UHF读头模块113。具体地，将UHF读头模块113的频率设置在840MHz～845MHz范围内，将UHF读头模块113的功率设置为33dBm，然后设置UHF读头模块113进入无限时长的连续射频载波发射状态。UHF读头模块113的输出端口连接UHF发射天线12，由UHF发射天线12实现射频能量辐射，实现无线供能。

取能模块2用于接收第一功率信号并将第一功率信号转换为电能，以用于供电。

通过上述技术方案，通过将功率信号发射模块发射的功率信号转换成电能来进行供电，实现了无需直接接触电源适配器或电池等外部供电设备就可进行供电，也无需内置电池，如此，避免了布线及因布线带来的问题，避免了因内置电池导致的消耗人力和物力及废弃电池对环境造成破坏的问题，避免了在高温或周边有明火的情况下外部供电设备容易燃烧甚至爆炸威胁被供电对象的安全性的问题。

可选地，在本发明实施例中，取能模块包括：第一天线，用于接收第一功率信号；第一信号转换模块，用于对第一功率信号进行单端转差分信号，以得到第一差分信号；第一阻抗匹配电路，用于对第一差分信号进行阻抗匹配，以将第一差分信号转换成能够被能量转换模块接收的差分信号；能量转换模块，用于将经过阻抗匹配后得到的第一差分信号转换为电能，以用于供电。其中，第一天线可以是高增益天线，该高增益天线的频率可以是840MHz。第一信号转换模块可以是巴伦器件。第一阻抗匹配电路可以是LC阻抗匹配电路。能量转换模块可以是UHF能量转换芯片。

可选地，在本发明实施例中，取能模块还可以包括防止回流模块、能量存储模块和稳压电路，以防止出现电流回流并能提供稳定的电压。其中，防止回流模块，与能量转换模块连接，用于防止电流回流至能量转换模块。可选地，防止回流模块可以是肖特基二极管。能量存储模块，与防止回流模块连接，用于存储电能并提供电能。例如，能量存储模块可以是法拉第电容。稳压电路，与能量存储模块连接，用于接受能量存储模块提供的电能并稳定电压，以输出稳定的电压进行供电。例如，稳压电路可以是升压电路。

可选地，在本发明实施例中，供电装置还包括处理模块。处理模块包括：第二天线，用于接收第二功率信号；过滤模块，用于过滤频率不在预设频率范围内的第二功率信号；第二信号转换模块，用于对经过过滤的第二功率信号进行单端转差分信号，以得到第二差分信号；第二阻抗匹配电路，用于对第二差分信号进行阻抗匹配，以将第二差分信号转换成能够被唤醒模块接收的差分信号；唤醒模块，用于在接收到第二差分信号的情况下发出唤醒信号至第一控制模块，以唤醒第一控制模块；第一控制模块，用于在接收到唤醒信号的情况下被唤醒。其中，过滤模块可以是声表面滤波器，其中，对过滤模块的数量不进行限制，只要能实现过滤掉频率不在预设频率范围内的功率信号即可。第二信号转换模块可以是巴伦器件。第二阻抗匹配电路可以是LC阻抗匹配电路。唤醒模块可以是唤醒芯片。第一控制模块可以是MCU。

可选地，在本发明实施例中，处理模块还包括：通信模块，与第一控制模块连接，用于在第一控制模块被唤醒的情况下被第一控制模块控制打开，以用于通信。例如，通信模块可以是蓝牙通信模块。

可选地，在本发明实施例中，取能模块与处理模块可以集成在一个电路板上。图4是本发明另一实施例提供的取能模块和处理模块集成电路示意图。其中，在该实施例中，第一功率信号和第二功率信号均为UHF功率信号。集成电路具有两部分功能，一种功能是电磁波取能，实现UHF电磁波转换成需要的电量(例如3.3V)进行能量供给，同时它有一定的突发供电能力，实现各模块在工作时的数十秒和mA级能量供给；另一种功能是通信处理，平时处理低功耗状态，当有外部信号唤醒后，进行数据处理及协调通信状态。下面结合图4对取能模块和处理模块进行详细介绍。

如图4所示，取能模块包括以下内容。首先是由第一天线211(高增益天线，UHF天线，频率为840MHz)进行接收UHF功率信号。接着经过第一巴伦器件221(型号0900BL15C050，不局限于这个型号约束)对接收到的UHF功率信号进行单端转差分信号。然后，第一LC阻抗匹配电路222将差分信号转换成能够被UHF能量转换芯片223接收的差分信号。UHF能量转换芯片223(型号ROCKY100，不局限于采用分立器件)接收经过阻抗匹配的差分信号，将接收到的差分信号转换为电能，以用于供电。ROCKY100这个芯片内部集成了UHF射频信号阻抗匹配电路，这个匹配电路能实现50欧姆转成高阻态负载，这个时候即使是低电压/低功率的信号经过这个电路后，在高阻抗负载下能实现高一些的电压输出，这是第一步升压；接着芯片第二步是倍压整流，它可以把低电压的交流电转换成电压高出三倍或是更多倍的直流电压；第三步是直流稳压，即把波动比较大的直流电压稳定到3.3V直流输出。UHF能量转换芯片223的电源输出经过肖特基二极管224后，由法拉电容225实现能量存储。法拉第电容225为升压电路供电，最后由升压电路226(实施例采用TPS61099)进行稳压，将直流电压稳定到预设值，例如，3.3V，实现供电。

处理模块包含唤醒和通信两部分。其中，唤醒部分包括以下内容。先由第二天线212(UHF天线，例如，频率为915MHz)接收UHF功率信号。其中，当处理模块与GIS声学指纹采集设备通信时，若GIS声学指纹采集设备需要采集数据，则先盘点是否存在UHF唤醒芯片22A。在盘点到UHF唤醒芯片22A的情况下，发出第二天线212接收的UHF功率信号。声表面滤波器227接收第二天线传输过来的UHF功率信号，并对接收到的UHF功率信号进行过滤，将频率不在预设频率范围内的UHF功率信号过滤掉，使得频率在预设频率范围内的UHF功率信号可以顺利通过，例如，预设频率范围可以是902MHz～926MHz。在本发明实施例中，声表面滤波器227可以采用SF2098E，不局限于此型号，也可以采用其他型号的声表面滤波器。此外，在本发明实施例中，不局限于单个或多个声表面滤波器级联，只要是是可以顺利通过902MHz～926MHz的信号即可。接着，经过过滤后的UHF功率信号由第二巴伦器件228(型号0900BL15C050，不局限于这个型号约束)进行单端转差分信号。然后第二LC阻抗匹配电路229对得到的差分信号进行阻抗匹配，以将差分信号转换成能够被UHF唤醒芯片22A能接收的差分信号。UHF唤醒芯片22A(型号UCODE I2C SL354011，不局限于此型号，可以采用其它型号的器件)的I2C引脚可以给第二MCU 24提供唤醒信号。第二MCU 24在接收到唤醒信号的情况下，被唤醒。通信部分主要有第二MCU24控制，第二MCU 24挂接了蓝牙模块232(型号JDY-31-BLU)和GIS传感器30，蓝牙模块232和GIS声学指纹传感器30都是通过串口方式和第二MCU24实现连接的。在第二MCU 24被唤醒的情况下，蓝牙模块232被第二MCU 24控制打开，以用于进行通信，具体地，蓝牙模块232通过第三天线231进行通信，例如，可以与GIS声学指纹采集设备进行通信；此外，在第二MCU 24被唤醒的情况下，第二MCU 24从GIS声学指纹传感器30读取数据。

此外，本发明实施例的另一方面还提供一种电力设备传感器。该电力设备传感器可以被上述实施例中所述的供电装置进行供电。

可选地，在本发明实施例中，可以使电力设备传感器在不工作时处于睡眠状态，当需要电力设备传感器工作时使其处于工作状态，以较低功耗，节省电力资源。

具体地，该电力设备传感器包括监听模块、第二控制模块、采集模块和数据存储模块。其中，监听模块，用于在检测到启动信号的情况下，发出中断信号，其中，启动信号为监听模块的监听对象，可以根据具体情况而定。例如，当需要监测GIS操动机构振动时，启动信号可以是振动加速度信号。第二控制模块，用于：在被唤醒的情况下，判断是否是被中断信号唤醒；以及在被中断信号唤醒的情况下，控制为采集模块供电，以使采集模块采集数据；采集模块，用于在被供电的情况下，采集数据并将采集到的数据传输至第二控制模块。可选地，在本发明实施例中，监听模块和采集模块可以是MEMS芯片。第二控制模块可以是MCU。此外，在启动信号是振动加速度信号的情况下，采集的数据可以是振动数据。

可选地，在本发明实施例中，电力设备传感器还可以包括数据存储模块，该数据存储模块在第二控制模块的控制下存储数据。其中，数据存储模块可以是Flash。

可选地，在本发明实施例中，第二控制模块还用于：在不是被中断信号唤醒的情况下，接收串口命令；判断是否收到进入低功耗指令；在未收到进入低功耗指令的情况下，判断是否是已超过预设时间间隔未收到进入低功耗指令；以及在不是超过预设时间间隔未收到进入低功耗指令的情况下，传输数据，以响应串口命令。可选地，可以是从数据存储模块获取数据，进行传输。例如，通过蓝牙模块进行传输。

可选地，在本发明实施例中，电力设备传感器可以是GIS声学指纹传感器。

图5是本发明另一实施例提供的GIS声学指纹传感器的结构框图。如图5所示，GIS声学指纹传感器30包括第三MCU 31、MEMS 32、高精度ADC33、主MEMS 34和Flash 35。其中，MEMS 32即为监听模块，主MEMS 34即为采集模块。第三MCU 31即为第二控制模块。平时，第三MCU 31、高精度ADC 33、主MEMS 34和Flash 35都处于睡眠状态，只有MEMS 32处于低功耗监听振动状态。当MEMS 32感应到一定的振动幅度后，也就是监测到振动加速度信号后，就会唤醒第三MCU 31，并且由第三MCU 31处理主MEMS 34采集振动数据和Flash 35存储振动数据。其中，主MEMS 34采集的振动数据经由高精度ADC 33传输到第三MCU 31。

图6是本发明另一实施例提供的GIS声学指纹传感器的电路图。如图6所示，GIS传感器30由电磁波取能&低功耗处理模块20长期提供3.3V电源，其中，电磁波取能&低功耗处理模块20即为本发明实施例中所述的供电装置中的取能模块与处理模块的集成。此外，在图6中，第三MCU 31、高精度ADC 33由一个器件ADuCM355实现，第三MCU 31、高精度ADC 33集成在ADuCM355上；MEMS 32(例如，LIS2DH)由第三MCU 31长期供电，采用SPI方式与第三MCU31连接，并且提供一个中断信号给到第三MCU 31，它的任务是当检测到比较大的振动加速度信号时就给第三MCU 31发出中断信号；主MEMS 34(ADXL1004)由第三MCU 31的GPIO实现供电，平时它是处于断电状态，当第三MCU 31接收到中断信号时，需要采集高精度加速度信号，直接给主MEMS 34供电，同时开启高精度ADC 33进行采集振动数据，就可以实现振动数据收集；Flash 35(GD25Q40B)是数据存储模块，用于存储振动数据，第三MCU 31将采集到的振动数据存到Flash 35之后，即使GIS传感器30断电了数据也可以得以保存。

图7是本发明另一实施例提供的GIS声学指纹传感器的工作流程图。如图7所示，GIS声学指纹传感器的具体工作内容包括以下内容。

当被外部中断唤醒时，判断是否是被串口中断唤醒其中，在该实施例中，GIS声学指纹传感器与本发明实施例中所述的电磁波取能&低功耗处理模块进行通信，串口中断即为GIS声学指纹传感器与电磁波取能&低功耗处理模块的通信中断。外部中断唤醒包括两种情况，一种是中断信号唤醒，另一种是串口中断唤醒。因此，在本发明实施例中，判断是否是被串口中断唤醒，也就是判断是否是被中断信号唤醒，该中断信号为MEMS 32发出的。在是被串口中断唤醒的情况下，执行接收串口命令。然后判断是否收到进入低功耗指令，其中，低功耗状态即为休眠状态，也就是判断是否收到进入休眠状态的指令。在收到进入低功耗指令的情况下，进行低功耗状态，也就是进入休眠状态。在未收到进入低功耗指令的情况下，判断是否是已超过预设时间间隔未收到进入低功耗指令。若已超过预设时间间隔未收到进入低功耗指令，则进行低功耗状态。在不是超过预设时间间隔未收到进入低功耗指令的情况下，处理数据收发指令响应命令操作，也就是，传输振动数据，以响应串口命令。

此外，在本发明实施例中，还提供一种电力系统，其特征在于，该电力系统包括：上述实施例中所述的供电装置、上述实施例中所述的电力设备传感器以及终端，其中，该终端被上述实施例中所述的供电装置供电。例如，终端可以是GIS声学指纹采集设备。

图8是本发明另一实施例提供的电力系统的结构框图。如图8所示，电力线系统包括本发明实施例中所述的UHF无线供能器10、电磁波取能&低功耗处理模块20、GIS声学指纹传感器30和GIS声学指纹采集设备40。该电力系统采用超高频(UHF)供能和通信，同时结合先进的机械振动传感、数据采集和现代通信技术，实现了一种全新的无线供能振动传感系统。由于该电力系统具有无线供电功能，在没有电池供电的情况下，就可以实现无线取能并正常工作，这就为安全等级较高的设备(如GIS设备)提供了非常安全可靠的传感系统方案。UHF无线供能器10主要为能量发出部分，首先产生UHF功率信号，通过放大后提供足够强的UHF功率信号。电磁波取能&低功耗处理模块20中的电磁波取能部分将接收到的UHF功率信号转换成3.3V电压，实现整个系统的3.3V供电。电磁波取能&低功耗处理模块20中的处理模块包含唤醒和通信两部分。GIS声学指纹传感器30包含唤醒和通信两部分，使用两颗MEMS芯片，一颗为监测MEMS，功耗较低，一颗为采集MEMS，功耗相对较高，待机状态时监测MEMS工作，工作状态时高功耗的采集MEMS被监测MEMS唤醒并启动，这样可以有效减少高功耗的MEMS工作时长；通信模块主要采用低功耗蓝牙方式进行信号传输，这样就实现了整个GIS声学指纹传感器的在低功耗状态下的工作。

图9是本发明另一实施例中提供的GIS声学指纹采集设备和电磁波取能&低功耗处理模块的通信流程。其中，电磁波取能&低功耗处理模块的结构可以参见上述实施例中的描述。

GIS声学指纹采集设备40盘点UHF唤醒芯片22A，在找到UHF唤醒芯片22A，向UHF唤醒芯片22A发送I2C中断；在没有找到UHF唤醒芯片22A的情况下，进入低功耗状态，也就是进入休眠状态。具体地，向UHF唤醒芯片22A发送I2C中断可以包括以下内容，可以参照图4进行理解。在盘点到UHF唤醒芯片22A的情况下，发出第二天线212接收的UHF功率信号。声表面滤波器227接收第二天线传输过来的UHF功率信号，并对接收到的UHF功率信号进行过滤，将频率不在预设频率范围内的UHF功率信号过滤掉，使得频率在预设频率范围内的UHF功率信号可以顺利通过，例如，预设频率范围可以是902MHz～926MHz。在本发明实施例中，声表面滤波器227可以采用SF2098E，不局限于此型号，也可以采用其他型号的声表面滤波器。此外，在本发明实施例中，不局限于单个或多个声表面滤波器级联，只要是是可以顺利通过902MHz～926MHz的信号即可。接着，经过过滤后的UHF功率信号由第二巴伦器件228(型号0900BL15C050，不局限于这个型号约束)进行单端转差分信号。然后第二LC阻抗匹配电路229对得到的差分信号进行阻抗匹配，以将差分信号转换成能够被UHF唤醒芯片22A能接收的差分信号。UHF唤醒芯片22A(型号UCODE I2C SL354011，不局限于此型号，可以采用其它型号的器件)的I2C引脚可以给第二MCU 24提供唤醒信号。随后，第二MCU 24开始工作。GIS声学指纹采集设备40向UHF唤醒芯片22A发动其蓝牙信息。第二MCU 24接收GIS声学指纹采集设备40的蓝牙信息，并连接GIS声学指纹采集设备40的蓝牙设备。GIS声学指纹采集设备40和第二MCU 24均等待蓝牙连接成功。当蓝牙连接成功时，第二MCU 24通过其蓝牙读取GIS声学指纹传感器采集的振动数据，并将读取的振动数据通过蓝牙发送到GIS声学指纹采集设备40，GIS声学指纹采集设备40通过蓝牙接收振动数据。

现阶段的MEMS振动传感设备在需要监测GIS操动机构振动的地方安装高速MEMS振动传感器，为了不丢失振动信息这个MEMS传感器在平时没有机械动作的情况大也处于工作状态，这类高速MEMS的正常工作需要较大工作电流，MEMS之外的电路也处于正常工作状态，因此传感设备的功耗也不低，可以说目前对GIS进行维护检测的所有电子设备都需要电能供给，哪怕是低功耗的弱电设备，也需要一个电源适配器或大电池进行供电，而普通电池几乎无法满足其长时间供电的要求。在本发明实施例中，对GIS声学指纹传感器进行了改进，提出一种具有低功耗自唤醒功能的传感器方案，方案对GIS声学指纹传感器电路进行了优化，使用两颗MEMS芯片，一颗为监测MEMS，功耗较低，一颗为采集MEMS，功耗相对较高，待机状态时监测MEMS工作，工作状态时高功耗的采集MEMS被监测MEMS唤醒并启动，这样就有效的降低了传感器的功耗。GIS声学指纹传感器作为重要的电力设备，其设备的安全性应得到保障，同时对它进行维护检测的辅件也应具有足够安全的性能；电源适配器或电池虽然有一定的能量输出，在特殊情况下，如高温或周边有明火的情况下，这些弱电配件容易燃烧甚至爆炸，威胁到GIS设备的安全性。对此，本发明实施例提出了一种基于无线电磁波取能的无线供电方案，通过能量转发的方式让安全系数相对较低的设备远离GIS声学指纹传感器和GIS声学指纹采集设备，同时当不工作时在传感系统电路中只保留微小的电量，如此，不至于易燃烧甚至爆炸。

另外，本发明实施例提供的技术方案无需电池直接供电，解决关键设备安全隐患问题；采用了主MEMS，实现了传感精度高，频带范围宽，可以分析出更多的细节信息；GIS声学指纹传感器中的主MEMS、高精度ADC和Flash集成在一个主板上，实现了就近数据采集，解决了信号传输容易失真的问题；使用了数据存储模块，可以存储多组采集信息，解决无法记录历史数据只能实时分析的问题；GIS声学指纹传感器可以直接传输数据，实现了多样数据上传途径，方便实用。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种供电装置，其特征在于，该供电装置包括：

功率信号发射模块，用于发射第一功率信号；以及

取能模块，用于接收所述第一功率信号并将所述第一功率信号转换为电能，以用于供电。

2.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述取能模块包括：

第一天线，用于接收所述第一功率信号；

第一信号转换模块，用于对所述第一功率信号进行单端转差分信号，以得到第一差分信号；

第一阻抗匹配电路，用于对所述第一差分信号进行阻抗匹配，以将所述第一差分信号转换成能够被能量转换模块接收的差分信号；以及

所述能量转换模块，用于将经过阻抗匹配后得到的所述第一差分信号转换为电能，以用于供电。

3.根据权利要求2所述的供电装置，其特征在于，所述取能模块还包括：

防止回流模块，与所述能量转换模块连接，用于防止电流回流至所述能量转换模块；

能量存储模块，与所述防止回流模块连接，用于存储电能并提供电能；以及

稳压电路，与所述能量存储模块连接，用于接受所述能量存储模块提供的电能并稳定电压，以输出稳定的电压进行供电。

4.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述供电装置还包括：

处理模块，包括：

第二天线，用于接收第二功率信号；

过滤模块，用于过滤频率不在预设频率范围内的所述第二功率信号；

第二信号转换模块，用于对经过过滤的所述第二功率信号进行单端转差分信号，以得到第二差分信号；

第二阻抗匹配电路，用于对所述第二差分信号进行阻抗匹配，以将所述第二差分信号转换成能够被唤醒模块接收的差分信号；

所述唤醒模块，用于在接收到所述第二差分信号的情况下发出唤醒信号至第一控制模块，以唤醒所述第一控制模块；以及

所述第一控制模块，用于在接收到所述唤醒信号的情况下被唤醒。

5.根据权利要求4所述的供电装置，其特征在于，所述处理模块还包括：

通信模块，与所述第一控制模块连接，用于在所述第一控制模块被唤醒的情况下被所述第一控制模块控制打开，以用于通信。

6.一种电力设备传感器，其特征在于，该电力设备传感器被权利要求1-5中任一项所述的供电装置供电。

7.根据权利要求6所述的电力设备传感器，其特征在于，该电力设备传感器包括：

监听模块，用于在检测到启动信号的情况下，发出中断信号；

第二控制模块，用于：

在被唤醒的情况下，判断是否是被所述中断信号唤醒；以及

在被所述中断信号唤醒的情况下，控制为采集模块供电，以使所述采集模块采集数据；以及

所述采集模块，用于在被供电的情况下，采集数据并将所述数据传输至所述第二控制模块。

8.根据权利要求7所述的电力设备传感器，其特征在于，该电力设备传感器还包括：

数据存储模块，用于在所述第二控制模块的控制下存储所述数据。

9.根据权利要求6或7所述的电力设备传感器，其特征在于，所述第二控制模块还用于：

在不是被所述中断信号唤醒的情况下，接收串口命令；

判断是否收到进入低功耗指令；

在未收到进入低功耗指令的情况下，判断是否是已超过预设时间间隔未收到所述进入低功耗指令；以及

在不是超过预设时间间隔未收到所述进入低功耗指令的情况下，传输所述数据，以响应所述串口命令。

10.一种电力系统，其特征在于，该电力系统包括：

权利要求1-5中任一项所述的供电装置；

权利要求6-9中任一项所述的电力设备传感器；以及

终端，该终端被权利要求1-5中任一项所述的供电装置供电。

Images