CN205725120U - 智能电源管理系统及利用该系统的野外用数据采发装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能电源管理系统及利用该系统的野外用数据采发装置，包括：智能电源管理单元，所述智能电源管理单元作为整个数据采发装置的供电单元；485通讯智能管理单元，作为采集单元控制各个传感器单元的数据采集以及通断，在进行数据采集；以及无线数据发射智能管理单元；所述智能电源管理单元包含数据采发智能供电模块和传感器端智能供电模块，所述数据采发智能供电模块采用太阳能蓄电池供电，能够根据光照强度自动匹配充电方式。能够通过智能调整从而改变数据采发装置的物理结构以及采集程序逻辑的数据采发装置，用以满足现场多变的工程监测状况。

Description

智能电源管理系统及利用该系统的野外用数据采发装置

技术领域

本实用新型涉及野外监测地质用设备，特别涉及一种野外用数据采发装置的智能电源管理系统，主要是用于野外的采用多节点485传感器阵列的数据采集及数据无线远程发射领域，多节点485传感器采集的逻辑管理以及超长距离供电的电源管理。

背景技术

多节点485传感器用于工程地质灾害监测，用于检测地质变形数据，获得滑坡风险提示，对于地质灾害预警等工作具有重要意义。工程地质灾害监测经常在野外进行监测，由于处在野外一般情况下是没有市电供电，因此需要使用太阳能蓄电池供电模式，监测环境根据工程需要进行调整，如果处于阳光遮挡处太阳光不能直射太阳能电池板，会造成充电不能发挥其效用，从而造成设备供电问题，进而影响监测工程。太阳能电池板在其使用的特殊环境中，长期的阴雨天造成充电效率低下，以及长期的尘土覆盖造成的充电效率低下，都可以通过该实用新型的数据采发智能供电模快进行有效解决。此外在野外的监测中会经常遇见多节点485传感器由于供电线缆过长造成大幅度压降的现象，造成传感器电压输入端达不到启动电压阀值，从而不能进行有效测量的现象。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种能够根据复杂多变的环境智能调节的野外用数据采发装置的智能电源管理系统。本实用新型的另一目的是提供一种野外用数据采发装置。

为实现上述目的，本实用新型一种智能电源管理系统，包括：

数据采发智能供电模块，包含太阳能蓄电池，作为整个数据采发装置的供电单元，能够根据光照强度智能匹配充电方式；和

传感器端智能供电模块，为控制数据采发装置传感器供电电压输出到传感器电压输入端的匹配装置，能够根据反馈的传感器数据进行电压高低的智能调节。

进一步，所述太阳能蓄电池采用锂电池供电，锂电池的电池包分为若干3.7V锂电池单元，通过串联形成电子设备常用的12V供电单元组以及24V供电单元组。

进一步，如果所述太阳能蓄电池的太阳能电池板处于光照强度较低的环境中，则通过所述数据采发智能供电模块分别给供电单元组的各个3.7V锂电池单元组充电；如果太阳能电池板处于光照强度中等的环境中，则通过所述数据采发智能供电模块分别给供电单元组的每两个3.7V锂电池单元组充电；如果太阳能电池板处于光照充足的环境中，则直接给通过串联形成电子设备常用的12V供电单元组以及24V供电单元组充电。

进一步，所述传感器端智能供电模块是控制数据采发装置传感器供电电压输出端到传感器电压输入端的匹配装置，所述传感器端智能供电模块与所述485通讯智能管理单元进行配合使用从而对传感器电压输入端有效管理的智能单元，传感器端智能供电模块根据485总线反馈回的数据信号，通过单片机控制可调变压器有效控制数据采发装置传感器输出端电压，从而有效控制传感器电压输入端电压，进行合理的匹配。

本实用新型还提供利用上述智能电源管理系统的野外智能数据采发装置，具有野外用数据采发装置的智能电源管理系统，还包括485通讯智能管理单元和无线数据发射智能管理单元。

进一步，所述485通讯智能管理单元对每个或者每两个或者每N个传感器进行同时采集，然后关断采集好的485传感器供电线路以及485通讯线路，在进行其余一部分采集，依次进行，直至全部采集，485通讯智能管理单元利用485通讯总线的使用效率，防止多节点485传感器数据同时在485总线内部传输造成传感器数据之间的相互碰撞以及干扰。

进一步，所述485通讯智能管理单元为主控单片机单元，每个传感器节点或者若干传感器为一组的节点处安装反馈模块，通过主控模块下达指令，从而控制反馈模块采集传感器数据，采集完场后进行电源关断处理，让出485总线使得其余传感器或者其余组传感器依次再使用485总线资源。

进一步，所述无线数据发射智能管理单元使用GPRS模块，通过移动的2G、3G、4G的通讯网络进行数据的远程传输，无线数据发射智能管理单元会根据当地的2G、3G、4G的信号强度进行智能的匹配用最适合的移动通讯信号进行数据传输。

进一步，所述无线数据发射智能管理单元使用兼顾2G、3G、4G移动信号的GPRS模块，首次使用自动寻找最强的移动信号源，进行内部程序的信号强度以及稳定性的运算，再根据信号的强度以及稳定性，选择最终的移动信号源作为通讯信号。

本实用新型的优点是：此实用新型装置高效利用了太阳能电池板对于光电荷的收集，解决了野外现场设备太阳能电池板在阳光不能直射造成的供电问题。

附图说明：

图1是根据本实用新型的野外用智能数据采发装置的结构示意图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本实用新型进行更全面的说明，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。然而，本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本实用新型全面和完整，并将本实用新型的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

针对现有野外监测多节点485传感器阵列数据采发装置存在的缺点，本实用新型的目的是提供一种能够通过傻瓜式的智能调整从而改变数据采发装置的物理结构以及采集程序逻辑的数据采发装置，用以满足现场多变的工程监测状况。下面对本实用新型做进一步详细说明。

本实用新型装置包含智能电源管理单元（主要包含数据采发智能供电模块4和传感器端智能供电模块5）、485通讯智能管理单元6（采集单元）、无线数据发射智能管理单元2，整个智能数据采发装置主要由以上三个单元组成。

根据图1所述，本实用新型野外用智能数据采发装置，具有数据采发装置主体3，其线连接数据采发智能供电模块4、传感器端智能供电模块5、485通讯智能管理单元6和无线数据发射智能管理单元2，其中数据采发智能供电模块4与太阳能电池板1连接，多个多节点485传感器组7与传感器端智能供电模块5和485通讯智能管理单元相连接6，每个多节点485传感器组7的节点处连接有反馈模块8。

智能电源管理单元包含数据采发智能供电模块4和传感器端智能供电模块5。数据采发智能供电模块4是包含太阳能锂电池模块在内的整个数据采发的供电单元。本实用新型采用锂电池供电，锂电池电池包分为若干3.7V锂电池单元，通过串联形成电子设备常用的12V供电单元组以及24V供电单元组，如果太阳能电池板1处于光照不强的树林中，采集电荷形成的电压只为5V左右，则可通过数据采发智能供电模块分别给供电单元组的各个3.7V锂电池单元组充电，如果太阳能电池板1处于光照不强的环境中（背阴处），采集电荷形成的电压只为9V左右，则可通过数据采发智能供电模块4分别给供电单元组的每两个3.7V锂电池单元组充电，如果阳光充足则可直接给通过串联形成电子设备常用的12V供电单元组以及24V供电单元组充电。其工作原理是将每节3.7V的锂电池安装于数据采发智能供电模电池槽内，每节电池的正负极连接在数据采发智能供电模的电路板上，且电路板上设有开光量电路，电路板感知测量太阳能电池板1有效电压，从而通过设置在电路板上的开关量电路，智能匹配给各个单节电池充电，还是给整个电池组充电。

传感器端智能供电模块5是控制数据采发装置传感器供电电压输出端到传感器电压输入端的匹配装置，在野外的监测中会经常遇见多节点485传感器由于供电线缆过长造成大幅度压降的现象，造成传感器电压输入端达不到启动电压阀值，从而不能进行有效测量的现象。传感器端智能供电模块5是与485通讯智能管理单元6（采集单元）进行配合使用从而对传感器电压输入端有效管理的智能单元，野外现场用传感器有效输入电压一般为12V，工程安装实施完成后，传感器端智能供电模块5首次通电以12V标准电压运行，再根绝传感器485总线反馈回的传感器数据，进行智能电压的高低调节，如果传感器数据无数据，则相应逐渐调高输出端电压，直至传感器有数据，并且智能记录输出端的合理电压。传感器端智能供电模块其工作原理是根据485总线（即传感器的数据线）反馈回的数据信号，通过单片机控制可调变压器有效控制数据采发装置传感器输出端电压，从而有效控制传感器电压输入端电压，进行合理的匹配。

485通讯智能管理单元6（采集单元）是用来合理控制传感器在485总线中的有效采集单元。野外多节点485传感器监测中，根据野外的监测环境，多的监测单元中会用一根485总线同时连接几十个甚至上百个485传感器节点，这么多的485传感器节点会造成总线自身产生干扰，从而影响485总线的使用率，造成传感器数据丢包或者错包现象的发生。485通讯智能管理单元6（采集单元）能够有效控制各个传感器单元的数据采集以及通断，在进行数据采集的时候，485通讯智能管理单元（采集单元）会智能的对每个或者每两个或者每N个传感器（根据现场需求而定）进行同时采集，然后关断采集好的485传感器供电线路以及485通讯线路，在进行其余一部分采集，依次进行，直至全部采集。该485通讯智能管理单元6（采集单元）能够有效利用485通讯总线的使用效率，防止多节点485传感器数据同时在485总线内部传输造成传感器数据之间的相互碰撞以及干扰。

485通讯智能管理单元6（采集单元）工作原理是在数据采发装置中安装主控单片机单元，每个传感器节点或者若干传感器为一组的节点处安装反馈模块8，通过主控模块下达指令，从而控制反馈模块采集传感器数据，采集完场后进行电源关断处理，让出485总线让其余传感器或者其余组传感器依次再使用485总线资源。

无线数据发射智能管理单元2是用来根据不同地区的通讯信号及强度智能匹配的数据发射单元，无线数据发射智能管理单元2使用GPRS模块，通过移动的2G、3G、4G的通讯网络进行数据的远程传输，无线数据发射智能管理单元2会根据当地的2G、3G、4G的信号强度进行智能的匹配用最适合的移动通讯信号进行数据传输。无线数据发射智能管理单元工作原理为，使用兼顾2G、3G、4G移动信号的GPRS模块，首次使用自动寻找最强的移动信号源，进行内部程序的信号强度以及稳定性的运算，再根据信号的强度以及稳定性，选择最终的移动信号源作为通讯信号。

根据本实用新型的数据采发装置的使用方法如下：

一、将智能电源管理单元中的数据采发智能供电模块与现场太阳能电池板1连接；

二、将传感器端智能供电模块与多节点485传感器的供电电源线缆进行连接；

三、将485通讯智能管理单元（采集单元）与现场的多节点485传感器的通讯线缆进行连接；

四、再将反馈模块根据需求与各个传感器或者传感器组节点进行连接；

五、再将无线数据发射智能管理单元与数据采发装置进行连接；

六、完成连接即可自动匹配使用。

尽管已经对本实用新型的优选实施例进行了描述，对于本领域技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对上述实施例进行多种变化、修改、替换和变形。

Claims (9)

1.一种野外用数据采发装置的智能电源管理系统，包括：

数据采发智能供电模块，包含太阳能蓄电池，作为整个数据采发装置的供电单元，能够根据光照强度智能匹配充电方式；和

传感器端智能供电模块，为控制数据采发装置传感器供电电压输出到传感器电压输入端的匹配装置，能够根据反馈的传感器数据进行电压高低的智能调节。

2.根据权利要求1所述的野外用数据采发装置的智能电源管理系统，其特征在于，所述太阳能蓄电池采用锂电池供电，锂电池的电池包分为若干3.7V锂电池单元，通过串联形成电子设备常用的12V供电单元组以及24V供电单元组。

3.根据权利要求1或2所述的野外用数据采发装置的智能电源管理系统，其特征在于，如果所述太阳能蓄电池的太阳能电池板处于光照强度较低的环境中，则通过所述数据采发智能供电模块分别给供电单元组的各个3.7V锂电池单元组充电；如果太阳能电池板处于光照强度中等的环境中，则通过所述数据采发智能供电模块分别给供电单元组的每两个3.7V锂电池单元组充电；如果太阳能电池板处于光照充足的环境中，则直接给通过串联形成电子设备常用的12V供电单元组以及24V供电单元组充电。

4.根据权利要求1或2所述的野外用数据采发装置的智能电源管理系统，其特征在于，所述传感器端智能供电模块是控制数据采发装置传感器供电电压输出端到传感器电压输入端的匹配装置，所述传感器端智能供电模块与485通讯智能管理单元进行配合使用从而对传感器电压输入端有效管理的智能单元，传感器端智能供电模块根据485总线反馈回的数据信号，通过单片机控制可调变压器有效控制数据采发装置传感器输出端电压，从而有效控制传感器电压输入端电压，进行合理的匹配。

5.一种野外智能数据采发装置，具有根据上述任一项权利要求所述的野外用数据采发装置的智能电源管理系统，其特征在于，还包括485通讯智能管理单元和无线数据发射智能管理单元。

6.根据权利要求5所述的野外智能数据采发装置，其特征在于，所述485通讯智能管理单元对每个或者每两个或者每N个传感器进行同时采集，然后关断采集好的485传感器供电线路以及485通讯线路，在进行其余一部分采集，依次进行，直至全部采集，485通讯智能管理单元利用485通讯总线的使用效率，防止多节点485传感器数据同时在485总线内部传输造成传感器数据之间的相互碰撞以及干扰。

7.根据权利要求5或6所述的智能数据采发装置，其特征在于，所述485通讯智能管理单元为主控单片机单元，每个传感器节点或者若干传感器为一组的节点处安装反馈模块，通过主控模块下达指令，从而控制反馈模块采集传感器数据，采集完场后进行电源关断处理，让出485总线使得其余传感器或者其余组传感器依次再使用485总线资源。

8.根据权利要求5或6所述的智能数据采发装置，其特征在于，所述无线数据发射智能管理单元使用GPRS模块，通过移动的2G、3G、4G的通讯网络进行数据的远程传输，无线数据发射智能管理单元会根据当地的2G、3G、4G的信号强度进行智能的匹配用最适合的移动通讯信号进行数据传输。

9.根据权利要求5或6所述的智能数据采发装置，其特征在于，所述无线数据发射智能管理单元使用兼顾2G、3G、4G移动信号的GPRS模块，首次使用自动寻找最强的移动信号源，进行内部程序的信号强度以及稳定性的运算，再根据信号的强度以及稳定性，选择最终的移动信号源作为通讯信号。