CN114336935B - 井下水位监测用能源供给系统 - Google Patents

井下水位监测用能源供给系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了井下水位监测用能源供给系统，通过设置在井盖中的太阳能充电板的井盖端，在太阳的照射下产生电量，并将产生的电量传输到转化单元，转化单元用于将电量进行存储，并在对外输出时，转换为对应分支电源和主电源模块的充电电压；之后利用主电源模块和分支电源用于轮流对井盖下的目标设备进行供电；再之后利用传输监控单元结合处理器，对实传数据进行传续分析，对所有待分数据进行分割，得到对应的前传数据和续传数据；将数据分散传输；传输完之后再更换供电电源，对其余电源进行充电；实现了井下电源的自我充电，同时针对电源切换时，能够实现对数据的分割传输，避免数据断裂，同时还能在电源电量耗尽时，尽可能发挥其功能。

Description

井下水位监测用能源供给系统
技术领域
本发明属于能源供给领域，具体是井下水位监测用能源供给系统。
背景技术
公开号为CN111579863A的专利公开了电路保护装置及分布式能源供给系统，装置包括逆功率检测单元，输入端接入待保护能源供给单元的电流，用于检测功率是否反向；待保护能源供给单元用于与其他电源供电单元并网运行；电压断线检测单元，输入端接入待保护能源供给单元的电压，用于检测电压是否正常；逻辑处理电路具有第一逻辑与单元；第一逻辑与单元的输入端分别与对逆功率检测单元以及电压断线检测单元的输出端连接，第一逻辑与单元的输出端接入待保护能源供给单元的断路单元连接；断路单元用于控制待保护能源供给单元的通断。待保护能源供给单元发生逆功率时，逻辑处理电路控制断路单元动作，确保待保护能源供给单元不向其他电源供给单元供电。
但是，若针对设置在一些井盖下的监控系统，尤其是针对机场或者其他的地方，设计到井下环境监控时，其能源供给是个问题，是否需要更换，更换的麻烦程度，备用电源的续接都缺乏一种合理的解决方案。基于此，本申请提供一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供井下水位监测用能源供给系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
井下水位监测用能源供给系统，包括井盖端、转化单元、供给控制端、分支电源、主电源模块、电源监控端、处理器、传输监控单元、暂存库、续传分析单元；
包括井盖端，所述井盖端包括设置在井盖中的太阳能充电板，用于在太阳的照射下产生电量，并将产生的电量传输到转化单元，转化单元用于将电量进行存储，并在对外输出时，转换为对应分支电源和主电源模块的充电电压；
主电源模块和分支电源用于轮流对井盖下的目标设备进行供电，目标设备即为一些设置在井下的监控系统；
电源监控端用于实时监控分支电源、主电源模块的实时剩余电量，实时剩余电量即为对应分支电源和主电源模块内的剩余电量，并对实时剩余电量进行余化分析，得到在供电源、待供电源，以及在供电源的模糊时；
电源监控端用于将模糊时传输到处理器；处理器接收到电源监控端传输的模糊时，自动产生传续信号；处理器用于启动传输监控单元，传输监控单元用于监测产生传续信号时正在传输的数据，将其标记为实传数据；传输监控单元用于经由处理器将实传数据传输到续传分析单元，续传分析单元用于对实传数据进行传续分析，对所有待分数据进行分割，得到对应的前传数据和续传数据；
续传分析单元用于将前传数据和对应的续传数据返回处理器，处理器将续传数据传输到暂存库暂时存储，之后继续完成前传数据的传输，并在所有的前传数据传输完毕后产生可断信号；
处理器用于将可断信号传输到供给控制端，供给控制端在接收到处理器传输的可断信号后将在供电源断电，修改为待供电源对目标设备供电，同时更新在供电源和待供电源之间的名称，并控制转化单元为此时的待供电源进行充电操作。
进一步地，余化分析具体方式为：
步骤一：获取到主电源模块的实时剩余电量，将其标记为主余电量；
步骤二：之后获取到主余电量，每间隔T1时间取值一次，此处T1为预设值；得到主余电量组Zi，i＝1、...、n；
步骤三：之后根据主余电量组Zi获取空占比，得到空占比；
步骤四：获取到分支电源的实时剩余电量，将其标记为分剩电量，根据步骤二-步骤三相同的原理获取到其空占比，将该空占比标记为分空占比；
步骤五：将空占比与分空占比相比较，对应值小的标记为在供电源，另外一个标记为待供电源；
步骤六：每间隔T1时间获取一次在T1的时间段内在供电源的实消电量Hj，j＝1...n；及其对应的实余电量Gj，j＝1...n；Gn表示为最新时刻在供电源的实余电量；实消电量即为T1时间段内消耗的电量，对应的实余电量即为经过消耗后在供电源内剩余的电量；
步骤七：当Gn≤X2时，进入余消分析，得到临耗速值；
步骤八：获取到最新的实余电量Gn，将Gn除以临耗速值得到模糊时。
进一步地，步骤三中获取空占比的具体方式为：
利用公式Ci＝Zi-Zi-1，i＝2...n，连续获取到一个小时的平差值；
之后将所有的平差值与标限值进行比较，将小于标限值的平差值的个数标记为空值，将空值除以平差值的个数，得到空占比。
进一步地，标限值具体通过下述方式予以确定：
任意设置若干个与主电源模块规则相同的满电的测试电源；
任选一测试电源；
之后在没有负载的情况下，每间隔T1时间检测一次该测试电源的电量减少值，连续获取到与平差值相同个数的电量减少值，求取所有电量减少值的均值，将其标记为初限值；
之后对剩余的测试电源，重复相同的方式，得到所有测试电源的初限值，得到若干个初限值，将其标记为Ui，i＝1...m；求取Ui的均值；
之后将Ui减去均值，得到若干个均差值，按照均差值从大到小的顺序对初限值进行排序，去除排序为前百分之十五和后百分之十五对应的初限值；
对剩余的初限值进行均值求取，得到的值标记为标限值。
进一步地，步骤七中的余消分析具体方式为：
S1：获取到Hj，j＝1、...、n；
S2：获取到Hn，之后依次获取到Hn前面的实消电量，此处即为j取值依次为n-1、n-2、n-3，依次获取到X3个实消电量之后；
S3：计算到Hj，j＝n-X3+1到j＝n的均值，将其标记为P；利用公式计算容差值，
Figure GDA0003842861610000041
S4：当容差值低于X3时，产生存续信号，否则产生合规信号；
S5：当产生存续信号时，令j＝j-1，选取新的Hj，并重新将Hj融入到之前选中的X3个数值中，之后重复步骤S3-S5，直到产生合规信号；
S6：产生合规信号后，对选中的Hj进行均值求取，将该均值标记为临耗速值。
进一步地，传续分析具体方式为：
SS1：获取到所有的实传数据，并同步停止其他的所有准备的传输数据；
SS2：之后获取到实传数据中按照当前传输速率，完整的传输完对应的实传数据需要的时间，将其标记为实传时；
SS3：将实传时大于模糊时的实传数据标记为待分数据；
SS4：获取到所有的待分数据；
SS5：任选一待分数据；
SS6：将模糊时乘以0.8，得到前传时；
SS7：将待分数据分割为前传数据和续传数据，前传数据的数据大小保证按照当前的传输速率，能够在前传时传输完成；前传数据和续传数据之间有对应的唯一识别符，便于后续匹配；
SS8：任选下一待分数据，重复步骤SS7-SS8，完成所有待分数据的分割，得到对应的前传数据和续传数据。
进一步地，还包括管理单元，管理单元与处理器通信连接，用于录入所有的预设数值。
本发明的有益效果：
本发明通过设置在井盖中的太阳能充电板的井盖端，在太阳的照射下产生电量，并将产生的电量传输到转化单元，转化单元用于将电量进行存储，并在对外输出时，转换为对应分支电源和主电源模块的充电电压；之后利用主电源模块和分支电源用于轮流对井盖下的目标设备进行供电，目标设备即为一些设置在井下的监控系统；
电源监控端用于实时监控分支电源、主电源模块的实时剩余电量，并对实时剩余电量进行余化分析，得到在供电源、待供电源，以及在供电源的模糊时；再之后利用传输监控单元结合处理器，对实传数据进行传续分析，对所有待分数据进行分割，得到对应的前传数据和续传数据；将数据分散传输；传输完之后再更换供电电源，对其余电源进行充电；实现了井下电源的自我充电，同时针对电源切换时，能够实现对数据的分割传输，避免数据断裂，同时还能在电源电量耗尽时，尽可能发挥其功能。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的系统框图。
具体实施方式
如图1所示，井下水位监测用能源供给系统，
包括井盖端、转化单元、供给控制端、分支电源、主电源模块、电源监控端、处理器、传输监控单元、暂存库、续传分析单元和管理单元；
其中，所述井盖端包括设置在井盖中的太阳能充电板，用于在太阳的照射下产生电量，并将产生的电量传输到转化单元，转化单元用于将电量进行存储，并在对外输出时，转换为对应分支电源和主电源模块的充电电压；
主电源模块和分支电源用于轮流对井盖下的目标设备进行供电，目标设备即为一些设置在井下的监控系统，里面涉及若干小元器件，需要常规的电量供应保证其进行日常运转，但是针对网络不稳定或者其他一些情况出现时，元器件的耗电量会增加，因此其不是线性的，通常意义上的线性预测过程中无法实现对电量使用时间的精准监控，基于此，本申请中设置了电源监控端；
电源监控端用于实时监控分支电源、主电源模块的实时剩余电量，实时剩余电量即为对应分支电源和主电源模块内的剩余电量，并对实时剩余电量进行余化分析，余化分析具体方式为：
步骤一：获取到主电源模块的实时剩余电量，将其标记为主余电量；
步骤二：之后获取到主余电量，每间隔T1时间取值一次，此处T1为预设值；得到主余电量组Zi，i＝1、...、n；
步骤三：之后根据主余电量组Zi获取空占比，具体方式为：
利用公式Ci＝Zi-Zi-1，i＝2...n，连续获取到一个小时的平差值；
之后将所有的平差值与标限值进行比较，将小于标限值的平差值的个数标记为空值，将空值除以平差值的个数，得到空占比；此处的标限值具体通过下述方式予以确定：
任意设置若干个与主电源模块规则相同的满电的测试电源；
任选一测试电源；
之后在没有负载的情况下，每间隔T1时间检测一次该测试电源的电量减少值，连续获取到与平差值相同个数的电量减少值，求取所有电量减少值的均值，将其标记为初限值；
之后对剩余的测试电源，重复相同的方式，得到所有测试电源的初限值，得到若干个初限值，将其标记为Ui，i＝1...m；求取Ui的均值；
之后将Ui减去均值，得到若干个均差值，按照均差值从大到小的顺序对初限值进行排序，去除排序为前百分之十五和后百分之十五对应的初限值；
对剩余的初限值进行均值求取，得到的值标记为标限值；
步骤四：获取到分支电源的实时剩余电量，将其标记为分剩电量，根据步骤二-步骤三相同的原理获取到其空占比，将该空占比标记为分空占比；
步骤五：将空占比与分空占比相比较，对应值小的标记为在供电源，另外一个标记为待供电源；
步骤六：每间隔T1时间获取一次在T1的时间段内在供电源的实消电量Hj，j＝1...n；及其对应的实余电量Gj，j＝1...n；Gn表示为最新时刻在供电源的实余电量；实消电量即为T1时间段内消耗的电量，对应的实余电量即为经过消耗后在供电源内剩余的电量；
步骤七：当Gn≤X2时，进入余消分析，余消分析具体方式为：
S1：获取到Hj，j＝1、...、n；
S2：获取到Hn，之后依次获取到Hn前面的实消电量，此处即为j取值依次为n-1、n-2、n-3，依次获取到X3个实消电量之后；
S3：计算到Hj，j＝n-X3+1到j＝n的均值，将其标记为P；利用公式计算容差值，
Figure GDA0003842861610000081
S4：当容差值低于X3时，产生存续信号，否则产生合规信号；
S5：当产生存续信号时，令j＝j-1，选取新的Hj，并重新将Hj融入到之前选中的X3个数值中，之后重复步骤S3-S5，直到产生合规信号；
S6：产生合规信号后，对选中的Hj进行均值求取，将该均值标记为临耗速值；
步骤八：获取到最新的实余电量Gn，将Gn除以临耗速值得到模糊时；
电源监控端用于将模糊时传输到处理器；处理器接收到电源监控端传输的模糊时，自动产生传续信号；处理器用于启动传输监控单元，传输监控单元用于监测产生传续信号时正在传输的数据，将其标记为实传数据；传输监控单元用于经由处理器将实传数据传输到续传分析单元，续传分析单元用于对实传数据进行传续分析，传续分析具体方式为：
SS1：获取到所有的实传数据，并同步停止其他的所有准备的传输数据；
SS2：之后获取到实传数据中按照当前传输速率，完整的传输完对应的实传数据需要的时间，将其标记为实传时；
SS3：将实传时大于模糊时的实传数据标记为待分数据；
SS4：获取到所有的待分数据；
SS5：任选一待分数据；
SS6：将模糊时乘以0.8，得到前传时；
SS7：将待分数据分割为前传数据和续传数据，前传数据的数据大小保证按照当前的传输速率，能够在前传时传输完成；前传数据和续传数据之间有对应的唯一识别符，便于后续匹配；
SS8：任选下一待分数据，重复步骤SS7-SS8，完成所有待分数据的分割，得到对应的前传数据和续传数据；
续传分析单元用于将前传数据和对应的续传数据返回处理器，处理器将续传数据传输到暂存库暂时存储，之后继续完成前传数据的传输，并在所有的前传数据传输完毕后产生可断信号；
处理器用于将可断信号传输到供给控制端，供给控制端在接收到处理器传输的可断信号后将在供电源断电，修改为待供电源对目标设备供电，同时更新在供电源和待供电源之间的名称，并控制转化单元为此时的待供电源进行充电操作。
管理单元与处理器通信连接，用于录入所有的预设数值。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.井下水位监测用能源供给系统，其特征在于，包括井盖端、转化单元、供给控制端、分支电源、主电源模块、电源监控端、处理器、传输监控单元、暂存库、续传分析单元；
包括井盖端，所述井盖端包括设置在井盖中的太阳能充电板，用于在太阳的照射下产生电量，并将产生的电量传输到转化单元，转化单元用于将电量进行存储，并在对外输出时，转换为对应分支电源和主电源模块的充电电压；
主电源模块和分支电源用于轮流对井盖下的目标设备进行供电，目标设备即为一些设置在井下的监控系统；
电源监控端用于实时监控分支电源、主电源模块的实时剩余电量，实时剩余电量即为对应分支电源和主电源模块内的剩余电量，并对实时剩余电量进行余化分析，得到在供电源、待供电源，以及在供电源的模糊时；
电源监控端用于将模糊时传输到处理器；处理器接收到电源监控端传输的模糊时，自动产生传续信号；处理器用于启动传输监控单元，传输监控单元用于监测产生传续信号时正在传输的数据，将其标记为实传数据；传输监控单元用于经由处理器将实传数据传输到续传分析单元，续传分析单元用于对实传数据进行传续分析，对所有待分数据进行分割，得到对应的前传数据和续传数据；
续传分析单元用于将前传数据和对应的续传数据返回处理器，处理器将续传数据传输到暂存库暂时存储，之后继续完成前传数据的传输，并在所有的前传数据传输完毕后产生可断信号；
处理器用于将可断信号传输到供给控制端，供给控制端在接收到处理器传输的可断信号后将在供电源断电，修改为待供电源对目标设备供电，同时更新在供电源和待供电源之间的名称，并控制转化单元为此时的待供电源进行充电操作；
余化分析具体方式为：
步骤一：获取到主电源模块的实时剩余电量，将其标记为主余电量；
步骤二：之后获取到主余电量，每间隔T1时间取值一次，此处T1为预设值；得到主余电量组Zi，i＝1、...、n；
步骤三：之后根据主余电量组Zi获取空占比，得到空占比，获取空占比的具体方式为：
利用公式Ci＝Zi-Zi-1，i＝2...n，连续获取到一个小时的平差值；
之后将所有的平差值与标限值进行比较，将小于标限值的平差值的个数标记为空值，将空值除以平差值的个数，得到空占比；
步骤四：获取到分支电源的实时剩余电量，将其标记为分剩电量，根据步骤二-步骤三相同的原理获取到其空占比，将该空占比标记为分空占比；
步骤五：将空占比与分空占比相比较，对应值小的标记为在供电源，另外一个标记为待供电源；
步骤六：每间隔T1时间获取一次在T1的时间段内在供电源的实消电量Hj，j＝1...n；及其对应的实余电量Gj，j＝1...n；Gn表示为最新时刻在供电源的实余电量；实消电量即为T1时间段内消耗的电量，对应的实余电量即为经过消耗后在供电源内剩余的电量；
步骤七：当Gn≤X2时，进入余消分析，得到临耗速值；
步骤八：获取到最新的实余电量Gn，将Gn除以临耗速值得到模糊时；
标限值具体通过下述方式予以确定：
任意设置若干个与主电源模块规则相同的满电的测试电源；
任选一测试电源；
之后在没有负载的情况下，每间隔T1时间检测一次该测试电源的电量减少值，连续获取到与平差值相同个数的电量减少值，求取所有电量减少值的均值，将其标记为初限值；
之后对剩余的测试电源，重复相同的方式，得到所有测试电源的初限值，得到若干个初限值，将其标记为Ui，i＝1...m；求取Ui的均值；
之后将Ui减去均值，得到若干个均差值，按照均差值从大到小的顺序对初限值进行排序，去除排序为前百分之十五和后百分之十五对应的初限值；
对剩余的初限值进行均值求取，得到的值标记为标限值；
步骤七中的余消分析具体方式为：
S1：获取到Hj，j＝1、...、n；
S2：获取到Hn，之后依次获取到Hn前面的实消电量，此处即为j取值依次为n-1、n-2、n-3，依次获取到X3个实消电量之后；
S3：计算到Hj，j＝n-X3+1到j＝n的均值，将其标记为P；利用公式计算容差值，
Figure FDA0003842861600000031
S4：当容差值低于X3时，产生存续信号，否则产生合规信号；
S5：当产生存续信号时，令j＝j-1，选取新的Hj，并重新将Hj融入到之前选中的X3个数值中，之后重复步骤S3-S5，直到产生合规信号；
S6：产生合规信号后，对选中的Hj进行均值求取，将该均值标记为临耗速值；
传续分析具体方式为：
SS1：获取到所有的实传数据，并同步停止其他的所有准备的传输数据；
SS2：之后获取到实传数据中按照当前传输速率，完整的传输完对应的实传数据需要的时间，将其标记为实传时；
SS3：将实传时大于模糊时的实传数据标记为待分数据；
SS4：获取到所有的待分数据；
SS5：任选一待分数据；
SS6：将模糊时乘以0.8，得到前传时；
SS7：将待分数据分割为前传数据和续传数据，前传数据的数据大小保证按照当前的传输速率，能够在前传时传输完成；前传数据和续传数据之间有对应的唯一识别符，便于后续匹配；
SS8：任选下一待分数据，重复步骤SS7-SS8，完成所有待分数据的分割，得到对应的前传数据和续传数据。
2.根据权利要求1所述的井下水位监测用能源供给系统，其特征在于，还包括管理单元，管理单元与处理器通信连接，用于录入所有的预设数值。
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