CN210323430U - 一种杆塔气象监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种杆塔气象监测装置，包括供电装置以及环境监测组件，供电装置包括风能转换机构、光能转换机构以及风光互补发电系统、电路调节系统，风能转换机构、光能转换机构分别与风光互补控制器的输入端相连接，电路调节系统包括滤波稳压电路、MOSFET电路、A/D双模转换器、供电控制器，滤波稳压电路的输出端与MOSFET电路电性相连，MOSFET电路的输出端环境监测组件相连，所述风光互补控制器的输出端分别与滤波稳压电路、蓄电池电性相连。本实用新型满足体积小、供电稳定、可靠、安全的特性，且不受环境因素影响，完全满足杆塔气象监测的用电需求。

Description

一种杆塔气象监测装置

技术领域

本实用新型涉及杆塔监测技术领域，尤其涉及一种杆塔气象监测装置。

背景技术

长期以来，杆塔气象监测装置传统的供电方法有：太阳能供电、在线取能等。但这些供电方式都存不同的弊端：太阳能电池的供电可靠性不足，受天气影响较为严重；雨雪大风等天气，是架空输电线路的故障高发期，而这种天气情况下，太阳能电池多无法正常供电。蓄电池存在着使用寿命有限的问题，因架空输电线路独特的运行环境，跟换蓄电池需要耗费大量的人力物力。感应式供电是在输电线外围布设感应线圈，感应线圈因电磁感应原理，产生电流，为监测系统供能，这种方法受天气影响较大，当气候环境改变时，会引起电磁感应线圈周围介质的改变，造成供电的不稳定；当母线出现故障时，感应式供电将停止工作，进而影响监测装置稳定运行；当这种供电方法大量存在于输电线路外围时，会改变输电线路自身的电磁环境，对输电线路的潮流分布产生影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种杆塔气象监测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种杆塔气象监测装置，包括供电装置以及环境监测组件，所述供电装置包括风能转换机构、光能转换机构以及风光互补发电系统、电路调节系统，所述风光互补发电系统包括风光互补控制器、蓄电池，所述风能转换机构、光能转换机构分别与风光互补控制器的输入端相连接，所述电路调节系统包括滤波稳压电路、MOSFET电路、A/D双模转换器、供电控制器，所述滤波稳压电路的输出端与MOSFET电路电性相连，所述MOSFET电路的输出端通过导线与环境监测组件相连，所述MOSFET电路的输出端还与A/D双模转换器、供电控制器电性互连，所述风光互补控制器的输出端分别与滤波稳压电路、蓄电池电性相连，所述蓄电池与所述环境监测组件电性相连。

优选的，所述环境监测组件包括DC-DC转换电路以及微型气象传感器，所述DC-DC转换电路与所述MOSFET电路电性相连，所述微型气象传感器包括铂电阻、湿敏电容、MEMS电容、超声波测风仪，所述DC-DC转换电路实现微型气象传感器的供电。

优选的，所述风光互补控制器、滤波稳压电路、MOSFET电路、A/D双模转换器、供电控制器均集成于一电路板上，所述电路板设置于供电箱中，所述蓄电池也设置于所述供电箱中。

优选的，所述光能转换机构包括光伏面板，所述风能转换机构包括风力发电机，所述光伏面板及风力发电机均固定于输电线路杆塔上，所述光伏面板、风力发电机分别通过导线与所述风光互补控制器电性相连。

优选的，所述蓄电池的输出端通过导线依次与第一继电器、DC-DC转换电路、微型气象传感器电性相连，所述风光互补控制器还与第一继电器电性相连。

优选的，所述供电控制器包括STC89C52单片机。

与现有技术相比，本实用新型达到的有益效果如下：

本实用新型提供的一种杆塔气象监测装置，通过风能转换机构将风能转化为电能，通过光能转换机构将光能转换为电能，同时通过风光互补控制器实现供电控制，(1)当天气为阴雨天，无阳光照射时，光能转换机构发电量较少或完全没有发电，风光互补控制器选择风能转换机构直接向环境监测组件供电； (2)当输电线路杆塔上风量不足，风速尚未到达风力发电机组的启动风速，而光能转换机构发电量正常时，风光互补控制器选择光能转换机构直接向环境监测组件供电；(3)当风力资源和太阳能资源均充足时，采用风能转换机构、光能转换机构同时向电路调节系统传输电能，同时风光互补控制器还能分别计算光能转换机构、风能转换机构的输出功率，当输出功率大于电路调节系统的功率时，则风光互补控制器在向环境监测组件供电的同时还向蓄电池充电，当输出功率大于电路调节系统的功率时，风光互补控制器与蓄电池同时向环境监测组件供电；

通过滤波稳压电路、MOSFET电路、A/D双模转换器、供电控制器，将风光互补控制器输出的电能转换为稳定直流电为环境监测组件的供电，同时还实现输出调节功能，本实用新型满足体积小、供电稳定、可靠、安全的特性，且不受环境因素影响，完全满足杆塔气象监测的用电需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种杆塔气象监测装置的电路示意图；

图2为本实用新型实施例提供的供电装置以及环境监测组件的位置示意图。

图中，1-滤波稳压电路，2-风能转换机构，3-MOSFET电路，31-MOSFET 管，32-采样电阻，4-光能转换机构，5-A/D双模转换器，6-供电控制器，7-风光互补控制器，8-DC-DC转换电路，9-环境监测组件，10-蓄电池，11-第一继电器， 12-供电箱。

具体实施方式

为了更好理解本实用新型技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本实用新型做进一步的说明。

参见图1至图2，一种杆塔气象监测装置，包括供电装置以及环境监测组件 9，所述供电装置包括风能转换机构2、光能转换机构4以及风光互补发电系统、电路调节系统，所述风光互补发电系统包括风光互补控制器7、蓄电池10，所述风能转换机构2、光能转换机构4分别与风光互补控制器7的输入端相连接，所述电路调节系统包括滤波稳压电路1、MOSFET电路3、A/D双模转换器5、供电控制器6，所述滤波稳压电路1的输出端与MOSFET电路3电性相连，所述 MOSFET电路3的输出端通过导线与环境监测组件9相连，所述MOSFET电路3的输出端还与A/D双模转换器5、供电控制器6电性互连，所述风光互补控制器7 的输出端分别与滤波稳压电路1、蓄电池10电性相连，所述蓄电池10与所述环境监测组件9电性相连。

在使用时，将风能转换机构2、光能转换机构4固定于输电杆塔上，并分别通过导线与风光互补控制器7电性相连，风光互补控制器7可采用DHS-WXS型风光互补控制器7，具有过充保护、低压保护等功能，风光互补控制器7的输出端与电路调节系统电性相连，而电路调节系统包括滤波稳压电路1、MOSFET电路3、A/D双模转换器5、供电控制器6，滤波稳压电路1的输入端与风光互补控制器7的输出端相连，滤波稳压电路1的输出端与MOSFET电路3电性相连，滤波稳压电路1为LM317芯片构成的滤波稳压电路1，对输入的直流电实现滤波以及调压功能，通过滤波稳压电路1可最终输出1.2V～35V的直流电，而 MOSFET电路3的设置是为了实现确保输入环境监测组件9的电流稳定， MOSFET电路3包括MOSFET管31以及采样电阻32，所述MOSFET管31、采样电阻32、环境监测组件9依次电性相连，而采样电阻32还与A/D双模转换器5、供电控制器6依次电性相连，而供电控制器6与MOSFET管31电性相连，通过采样电阻32可获得环境监测组件9的输入电压信号，并通过A/D双模转换器5转换为数字信息后传递至供电控制器6中，供电控制器6根据前述数字信息，控制MOSFET管31调节输出至环境监测组件9的工作电流，确保环境监测组件9所获得的电流趋于稳定。

具体的，所述环境监测组件9包括DC-DC转换电路8以及微型气象传感器，所述微型气象传感器包括铂电阻、湿敏电容、MEMS电容、超声波测风仪，所述MOSFET电路3与DC-DC转换电路8相连，MOSFET电路3输出的电能在经过DC-DC转换电路8后，可向微型气象传感器进行供电。

在本实用新型的一个实施例中，所述微型气象传感器上设有铂电阻，能用于检测-50℃～60℃范围间的环境温度；

在本实用新型的另一个实施例中，所述微型气象传感器上设有湿敏电容，能用于检测水分含量为0～100％范围内的环境湿度；

在本实用新型的又一个实施例中，所述微型气象传感器上设有MEMS电容，能用于检测300～1200hPa范围内的环境气压；

在本实用新型的再一个实施例中，所述微型气象传感器上设有超声波测风仪，采用超声波测风仪检测0～60m/s范围内的风速以及0～360°范围内的风向，所述超声波测风仪上由于没有机械转动部件，不存在机械磨损、阻塞、冰冻等问题，同时也没有“机械惯性”，可捕捉瞬时的风速变化，不仅可测出常规风速，还可以测得任意方向上的风速分量。

具体的，所述风光互补控制器7、滤波稳压电路1、MOSFET电路3、A/D 双模转换器5、供电控制器6均集成于一电路板上，所述电路板设置于供电箱 12中，所述蓄电池10也设置于所述供电箱12中。供电箱12为本申请中的上述元件提供物理保护，避免遭受外界天气以及鸟类的干扰。

具体的，所述风光互补控制器7的输出端还与蓄电池10电性相连，所述风光互补控制器7能分别计算光能转换机构4、风能转换机构2的输出功率，当输出功率大于环境监测组件9的功率时，则风光互补控制器7在向环境监测组件9 供电的同时还向蓄电池10充电，当输出功率小于环境监测组件9的功率时，风光互补控制器7启动蓄电池10的供电开关，使风光互补控制器7与蓄电池10 同时向环境监测组件9供电。

具体的，所述光能转换机构4包括光伏面板，所述风能转换机构2包括风力发电机，所述光伏面板及风力发电机均固定于输电线路杆塔上，所述光伏面板、风力发电机分别通过导线与所述风光互补控制器7电性相连。

具体的，所述蓄电池10的输出端通过导线依次与第一继电器11、DC-DC 转换电路8以及微型气象传感器电性相连，所述风光互补控制器7还与第一继电器11电性相连，当输出功率大于电路调节系统的功率时，风光互补控制器7 打开第一继电器11，使蓄电池10向微型气象传感器供电。

具体的，所述供电控制器6包括STC89C52单片机，具有体积小精度高的优点。

特别的，滤波稳压电路1、MOSFET电路3、A/D双模转换器5均为本领域技术人员的公知常识，本申请不涉及对上述元件电路的改进。

工作原理为：当天气为阴雨天，无阳光照射时，光能转换机构4发电量较少或完全没有发电，风光互补控制器7选择风能转换机构2直接向环境监测组件9供电；当输电线路杆塔上风量不足，风速尚未到达风力发电机组的启动风速，而光能转换机构4发电量正常时，风光互补控制器7选择光能转换机构4 直接向环境监测组件9供电；当风力资源和太阳能资源均充足时，采用风能转换机构2、光能转换机构4同时向环境监测组件9供电，同时风光互补控制器7 还能分别计算光能转换机构4、风能转换机构2的输出功率，当输出功率大于环境监测组件9的功率时，则风光互补控制器7向蓄电池10充电，当输出功率小于环境监测组件9的功率时，风光互补控制器7打开第一继电器11，使风光互补控制器7与蓄电池10同时向环境监测组件9供电，在供电时，通过滤波稳压电路1、MOSFET电路3、A/D双模转换器5、供电控制器6为环境监测组件9提供稳定电流。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种杆塔气象监测装置，其特征在于，包括供电装置以及环境监测组件，所述供电装置包括风能转换机构、光能转换机构以及风光互补发电系统、电路调节系统，所述风光互补发电系统包括风光互补控制器、蓄电池，所述风能转换机构、光能转换机构分别与风光互补控制器的输入端相连接，所述电路调节系统包括滤波稳压电路、MOSFET电路、A/D双模转换器、供电控制器，所述滤波稳压电路的输出端与MOSFET电路电性相连，所述MOSFET电路的输出端通过导线与环境监测组件相连，所述MOSFET电路的输出端还与A/D双模转换器、供电控制器电性互连，所述风光互补控制器的输出端分别与滤波稳压电路、蓄电池电性相连，所述蓄电池与所述环境监测组件电性相连。

2.根据权利要求1所述的一种杆塔气象监测装置，其特征在于，所述环境监测组件包括DC-DC转换电路以及微型气象传感器，所述DC-DC转换电路与所述MOSFET电路电性相连，所述微型气象传感器包括铂电阻、湿敏电容、MEMS电容、超声波测风仪，所述DC-DC转换电路实现微型气象传感器的供电。

3.根据权利要求1所述的一种杆塔气象监测装置，其特征在于，所述风光互补控制器、滤波稳压电路、MOSFET电路、A/D双模转换器、供电控制器均集成于一电路板上，所述电路板设置于供电箱中，所述蓄电池也设置于所述供电箱中。

4.根据权利要求1所述的一种杆塔气象监测装置，其特征在于，所述光能转换机构包括光伏面板，所述风能转换机构包括风力发电机，所述光伏面板及风力发电机均固定于输电线路杆塔上，所述光伏面板、风力发电机分别通过导线与所述风光互补控制器电性相连。

5.根据权利要求1所述的一种杆塔气象监测装置，其特征在于，所述蓄电池的输出端通过导线依次与第一继电器、DC-DC转换电路、微型气象传感器电性相连，所述风光互补控制器还与第一继电器电性相连。

6.根据权利要求1所述的一种杆塔气象监测装置，其特征在于，所述供电控制器包括STC89C52单片机。

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