CN209298971U - 一种低功耗太阳能及锂电池供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于物联网领域，公开了一种低功耗太阳能及锂电池供电系统，包括控制模块、用于数据采集的传感器、太阳能电源、锂电池电源、通信模块，其特征在于，还包括RTC计数器和用于检测太阳能电源是否有电源输入的检测模块；所述的传感器、太阳能电源、锂电池电源、通信模块、RTC计数器、检测模块分别与控制模块电连接；所述的传感器和控制模块之间设有第一电源开关，该系统功耗低，体积小便于安装，电池供电状态工作时间长等优点，该系统根据建筑物监测的实际应用场景控制系统的供电状态，既可以采集到建筑物的状态数据又能实现长时间工作的需求，还能依靠太阳能的能量为电池充电。

Description

一种低功耗太阳能及锂电池供电系统

技术领域

本实用新型涉及物联网领域，具体地说是一种低功耗太阳能及锂电池供电系统。

背景技术

对于室外建筑的监测，会在建筑物上布置相应的传感器进行数据采集，然后通过网关设备上传至平台，该采集系统不仅需要为网关供电同样需要解决为传感器供电的问题。若直接使用市电供电则部分场景无法使用，类似室外桥梁的场景无法提供市电，所以使用电池和太阳能配合的方案是更加合适的方案。

一种是传感器和网关设备分开供电控制逻辑，该方案安装不方便，供电系统复杂，且功耗高，要长时间工作需要大体积的电池和大功率的太阳能板，针对室外环境布局成本非常高。

另一种是传感器和网关设备统一供电的简单逻辑的系统，该方案功耗较高，若要长时间工作需要大体积的电池和大功率的太阳能板，不便安装。

它们之间的优缺点对比如下表1：

表1

因此，需要开发出一种低功耗太阳能及锂电池供电系统，该系统应用于物联网领域中，以提高物联网的工作可靠性，降低设备体积为目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低功耗太阳能及锂电池供电系统，该系统功耗低，体积小便于安装，电池供电状态工作时间长等优点，该系统根据建筑物监测的实际应用场景控制系统的供电状态，既可以采集到建筑物的状态数据又能实现长时间工作的需求，还能依靠太阳能的能量为电池充电。

本实用新型的具体的技术方案为：一种低功耗太阳能及锂电池供电系统，包括控制模块、用于数据采集的传感器、太阳能电源、锂电池电源、通信模块，还包括RTC计数器和用于检测太阳能电源是否有电源输入的检测模块；所述的传感器、太阳能电源、锂电池电源、通信模块、RTC计数器、检测模块分别与控制模块电连接；所述的传感器和控制模块之间设有第一电源开关。

在上述的低功耗太阳能及锂电池供电系统中，所述的通信模块和控制模块之间设有第二电源开关。

在上述的低功耗太阳能及锂电池供电系统中，还包括物联网网关，所述的控制模块、通信模块、第一电源开关、RTC计数器、检测模块均设置在物联网网关内。

在上述的低功耗太阳能及锂电池供电系统中，还包括物联网网关，所述的控制模块、通信模块、第一电源开关、第二电源开关、RTC计数器、检测模块均设置在物联网网关内。

在上述的低功耗太阳能及锂电池供电系统中，所述的传感器为温湿度传感器、振动传感器、倾角传感器、加速度传感器中的一种或多种。

在上述的低功耗太阳能及锂电池供电系统中，所述的通信模块为高速数据网络通信模块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的方案采用RTC计数器来间歇性的使传感器通断电，在通电的状态下迅速采集数据，并根据采集的数据和上次采集的数据进行比对，若相同，则不通过通信模块进行通信，如果不相同，则通过通信模块传输数据，这样可以有效的降低设备的耗电量。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构方框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本实用新型的任何限制。

实施例1

如图1所示，一种低功耗太阳能及锂电池供电系统，包括控制模块1、用于数据采集的传感器2、太阳能电源3、锂电池电源4、通信模块5，还包括RTC计数器9和用于检测太阳能电源3是否有电源输入的检测模块6；所述的传感器2、太阳能电源3、锂电池电源4、通信模块5、RTC计数器9、检测模块6分别与控制模块1电连接；所述的传感器2和控制模块1之间设有第一电源开关7。

其实际的工作过程为：

步骤1：设备上电之后进行初始化，通过检测模块6检测是否有太阳能电源3，如果检测到有太阳能电源3，则控制模块1打开通信模块5(cellular模块)之后同步时间，然后控制模块1在采集传感器2数据之前打开第一电源开关7启动传感器2供电，并根据传感器2的特性最快速进行采集数据，采集完数据之后便关闭第一电源开关7使传感器2断电，然后进行数据对比，若有差别则通过通信模块5上传数据，若无差别则通信模块5不上传数据，在无需上传数据的情况下使通信模块5进入睡眠模式。然后检测锂电池电源4电压，若需要充电则打开充电功能对锂电池电源4进行充电。然后根据需求RTC计数器9设置的时间定时打开第一电源开关7对传感器2进行采集数据。本实施例所述的锂电池电源4包括锂离子电池和锂电池中任一种。

步骤2：若检测到无太阳能电源3，控制模块1在采集传感器2数据之前打开传感器2供电电源，并根据传感器2的特性最快速进行采集数据，采集完数据之后便关闭第一电源开关7，然后进行数据对比，若有差别则上传数据，若无差别则不上传数据，在无需上传数据的情况下使通信模块5进入睡眠模式。然后控制模块1进入低功耗休眠状态。然后根据需求在RTC计数器9设置的时间定时打开第一电源开关7对传感器2进行采集数据，在只有锂电池电源4供电的模式下持续进行该循环工作模式。

在第2步的工作模式下若有太阳能电源3输入，则会唤醒控制模块1(CPU)，设备进入步骤1的工作模式。同时在休眠模式下，若有其他状态可以通过通信模块5(cellular模块)唤醒控制模块1(CPU)对传感器2进行采集数据。

因为是针对室外建筑状态的数据采集，不需要实时进行采集数据，可以间隔一定时间之后再唤醒设备和传感器2对数据进行采集。时间间隔可以是1h、2h或者根据实际情况设定，所以可以在不采集数据的过程关闭传感器2的电源，从而降低整机的功耗，使设备工作时间最大化。从而实现在无需超大容量电池的情况下实现长时间的工作需求。

在本实施例中，所述的通信模块5和控制模块1之间设有第二电源开关8。第二电源开关8的作用在于，当无太阳能电源3输入时，且锂电池电源4电量非常低，则第二电源开关8直接关闭，断开通信模块5和外界的通信，这种状态下，后台控制中心即使向通信模块5发送指令，通信模块5依然不会接收也不会唤醒控制模块1，控制模块1只有在RTC计数器达到计数时间才会被唤醒，并控制传感器2采集数据并迅速断电，并经数据比对后再决定是否对通信模块5进行通电并通过通信模块5进行数据传输并快速断电。

在本实施例中，还包括物联网网关，所述的控制模块1、通信模块5、第一电源开关7、RTC计数器、第二电源开关8、检测模块6均设置在物联网网关内，所述的传感器2为温湿度传感器2、振动传感器2、倾角传感器2、加速度传感器2中的一种或多种。

综合来说，本实施例的优势和背景技术中两种效果的对比如下表2；

表2

以上所述的仅为本实用新型的较佳实施例，凡在本实用新型的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低功耗太阳能及锂电池供电系统，包括控制模块、用于数据采集的传感器、太阳能电源、锂电池电源、通信模块，其特征在于，还包括RTC计数器和用于检测太阳能电源是否有电源输入的检测模块；所述的传感器、太阳能电源、锂电池电源、通信模块、RTC计数器、检测模块分别与控制模块电连接；所述的传感器和控制模块之间设有第一电源开关。

2.根据权利要求1所述的低功耗太阳能及锂电池供电系统，其特征在于，所述的通信模块和控制模块之间设有第二电源开关。

3.根据权利要求1所述的低功耗太阳能及锂电池供电系统，其特征在于，还包括物联网网关，所述的控制模块、通信模块、第一电源开关、RTC计数器、检测模块均设置在物联网网关内。

4.根据权利要求2所述的低功耗太阳能及锂电池供电系统，其特征在于，还包括物联网网关，所述的控制模块、通信模块、第一电源开关、第二电源开关、RTC计数器、检测模块均设置在物联网网关内。

5.根据权利要求1-4任一所述的低功耗太阳能及锂电池供电系统，其特征在于，所述的传感器为温湿度传感器、振动传感器、倾角传感器、加速度传感器中的一种或多种。

6.根据权利要求1-4任一所述的低功耗太阳能及锂电池供电系统，其特征在于，所述的通信模块为高速数据网络通信模块。