CN214467899U - 超低功耗无线感知装置、系统及管道输送系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工程机械领域，公开了一种超低功耗无线感知装置、系统及管道输送系统，实现管道输送系统中的输送管道状态的实时监测。该装置包括：通过导线相互连接的微控制器子板、充电管理子板和无线通讯子板，微控制器子板包括工况数据处理单元和指令数据处理单元，工况数据处理单元，用于处理从该装置对应的传感器所采集的各节输送管道的工况数据，并将处理结果发送至无线通讯子板；指令数据处理单元，用于处理无线通讯子板接收的指令数据；充电管理子板，用于获取电能进行充电管理，并提供电能；无线通讯子板，用于将处理结果传送至主站设备，并接收主站设备发送的指令数据。本实用新型适用于输送管道的状态监测。

Description

超低功耗无线感知装置、系统及管道输送系统

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，具体地，涉及一种用于监测输送管道工况的超低功耗无线感知装置、系统及管道输送系统。

背景技术

混凝土泵车是一种利用压力将混凝土通过输送管道连续输送的工程机械。由于要承受压力，因此输送管道是泵车工作过程中的易耗件，需要时刻对输送管道的工况进行监测并将数据上传至后台，最终到达手持终端，实现数据的主动上报和定点查询。为了实现上述功能，需要在输送管道上安装可以实时采集输送管道的工况数据的感知装置，但是因为输送管道的结构特性，无法进行有线供电及数据传输。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于监测输送管道工况的超低功耗无线感知装置、系统及管道输送系统，通过超低功耗无线感知装置收集传感器所采集到的各节输送管道的工况数据，且所述装置可利用太阳能供电，并在超低功耗的模式下将工况数据通过无线上传至主站设备，实现管道输送系统中的各节输送管道状态的实时监测。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于监测输送管道工况的超低功耗无线感知装置，所述装置安装于管道输送系统的各节输送管道上，且通过导线与各节输送管道上的传感器一一对应连接，所述装置包括：通过导线相互连接的微控制器子板、充电管理子板和无线通讯子板，其中，所述微控制器子板包括工况数据处理单元和指令数据处理单元，其中，所述工况数据处理单元，用于处理从该装置对应的传感器所采集的各节输送管道的工况数据，并将处理结果发送至所述无线通讯子板；以及所述指令数据处理单元，用于处理所述无线通讯子板接收的指令数据；所述充电管理子板，用于获取电能进行充电管理，并提供电能；所述无线通讯子板，用于将所述工况数据处理单元得到的处理结果传送至主站设备，并接收所述主站设备发送的指令数据。

进一步地，所述微控制器子板的型号为STM32L超低功耗系列。

进一步地，所述微控制器子板还包括充电状态获取单元，用于获取所述充电管理子板发送的充电状态。

进一步地，所述充电管理子板还包括太阳能电池板、储能模块以及管理模块，其中，所述太阳能电池板，用于获取太阳能，并将太阳能转化为电能，其可采集uW级的太阳能，并具有MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)功能；所述储能模块，用于存储电能；所述管理模块，用于对所述储能模块进行充电管理。

进一步地，所述太阳能电池板的型号为BQ25770。

进一步地，所述储能模块还包括电池和超级电容。

进一步地，所述无线通讯子板采用433MHz频段的收发器。

进一步地，所述无线通讯子板的型号为LORA收发器SX1212。

进一步地，所述装置还包括状态显示模块，用于显示所述装置的工作状态。

相应的，本实用新型还提供一种用于监测输送管道工况的超低功耗无线感知系统，所述系统包括：至少一组传感器以及如上所述的超低功耗无线感知装置，所述传感器与所述超低功耗无线感知装置之间通过导线连接，并安装于所述管道输送系统中的各节输送管道上，所述传感器用于采集各节输送管道的工况数据，以及主站设备，用于在所述超低功耗无线感知装置与后台终端之间传输数据。

相应的，本实用新型还提供一种管道输送系统，所述系统包括如上所述的超低功耗无线感知系统。

进一步地，所述管道输送系统为混凝土泵车。

通过本实用新型中的负责数据处理的微控制器子板、太阳能供电的充电管理子板以及433MHz频段进行无线通讯的无线通讯子板，将超低功耗无线感知装置分立为通过导线连接的三个单板，实现了在超低功耗下输送管道工况数据的实时获取的同时，还保证了超低功耗下将数据利用无线通讯技术进行传输，便于用户及时获知管道状态，避免输送管道磨损严重或损坏造成的其它不利影响。

本实用新型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实用新型的进一步理解，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实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型提供的用于监测输送管道工况的超低功耗无线感知装置的结构示意图；

图2是本实用新型提供的用于监测输送管道工况的超低功耗无线感知系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型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实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”、“内、外”通常是表示附图中的方位信息，其并不用以对本实用新型保护范围的限制，并且其还可以是除了附图所示方位信息的其他方位信息。

图1是本实用新型提供的用于监测输送管道工况的超低功耗无线感知装置的结构示意图。所述装置安装于管道输送系统的各节输送管道上，且通过导线与各节输送管道上的传感器一一对应连接，如图1所示，所述装置10 包括：通过导线相互连接的微控制器子板11、充电管理子板12和无线通讯子板13，其中，所述微控制器子板11包括工况数据处理单元111和指令数据处理单元112，其中，所述工况数据处理单元111，用于处理从该装置对应的传感器所采集的各节输送管道的工况数据，，并将处理结果发送至所述无线通讯子板；以及所述指令数据处理单元，用于处理所述无线通讯子板接收的指令数据；所述充电管理子板12，用于获取电能进行充电管理，并提供电能；所述无线通讯子板13，用于将所述工况数据处理单元得到的处理结果传送至主站设备，并接收所述主站设备发送的指令数据。

其中，本实用新型中的超低功耗无线感知装置与传感器是一一对应的，且每个装置与其唯一对应的传感器通过导线连接。每个装置与其对应的传感器可安装于管送输送系统中的每节输送管道上，且每节输送管道上安装每组装置与传感器的个数可根据输送管道的长度以及其平均损耗程度进行设置，在本实用新型中不做限定。另外，为了便于安装，将所述装置分为三个子板，即微控制器子板11、充电管理子板12和无线通讯子板13，板与板之间通过导线连接。

其中，所述微控制器子板满足超低功耗的要求，选用的型号为STM32L 超低功耗系列。可选的，其它超低功耗系列的型号也适用于本实用新型实施例，具体可根据具体资源需求以及现场工况确定。所述微控制器子板可接收传感器所采集的各节输送管道的工况数据，并进行处理，同时还可与所述充电管理子板之间进行IO(Input Output，输入输出)信号通讯，即所述微控制器子板还包括充电状态获取单元113，用于获取所述充电管理子板发送的充电状态，例如，电池已充满的通知。

所述充电管理子板还包括获取太阳能电池板、储能模块以及管理模块。其中，所述太阳能电池板，用于获取太阳能，并将太阳能转化为电能。因为是安装在输送管道上，所以对太阳能电池板的尺寸也有要求，不能过大，但是这样就直接限制了太阳能转换功率，因为需要满足超低功耗要求，所以需要尽可能高效率的将太阳能转化为电能后进行充电，因此该太阳能电池板选用可采集uW级太阳能，并具有MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)功能。例如，所述太阳能电池板的型号为BQ25770。所述储能模块用于存储电能，包括电池(例如纽扣电池)和超级电容，所述管理模块用于对所述储能模块进行充电管理，例如，对电池进行充电管理，并向其它子板提供电能，保证装置的供电需求。

所述无线通讯子板可采用433MHz频段的收发器，例如，其接收电流的最低值为2.6mA，发射电流的最低值为25mA。可选用Semtech公司的LORA 收发器SX1212作为所述无线通讯子板。

另外，所述装置还可包括状态显示模块，用于显示所述装置的工作状态，例如LED显示。

由于本实用新型将装置分割为超低功耗系列、工业级的三个子板，并将装置的功能进行分摊，分别负责数据处理、太阳能供电以及433MHz频段进行无线通讯，从而实现了管道输送系统中的输送管道状态的实时监测，既保证了在超低功耗下可实时获取输送管道状态，又保证了超低功耗下可将数据利用无线通讯技术进行传输，便于用户及时获知管道状态，避免输送管道磨损严重或损坏造成的其它不利影响。

相应的，图2是本实用新型提供的用于监测输送管道工况的超低功耗无线感知系统的结构示意图。所述系统20包括：至少一组传感器21以及上述实施例所述的超低功耗无线感知装置10，所述传感器与所述超低功耗无线感知装置之间通过导线连接，并安装于所述管道输送系统中的各节输送管道上，所述传感器用于采集各节输送管道的工况数据，以及主站设备22，用于在所述超低功耗无线感知装置与后台终端之间传输数据。

其中，所述系统中可包括多组所述传感器21与对应的超低功耗无线感知装置10，且每组在输送管道上的安装间隔可根据具体情况设置，例如，根据输送管道的长度、输送管道的平均耗损程度等等。

相应的，本实用新型还提供一种管道输送系统，所述系统包括如上所述的超低功耗无线感知系统。其中，所述管道输送系统可以为混凝土泵车。

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

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，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

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

Claims (12)

1.一种用于监测输送管道工况的超低功耗无线感知装置，其特征在于，所述装置安装于管道输送系统的各节输送管道上，且通过导线与各节输送管道上的传感器一一对应连接，所述装置包括：通过导线相互连接的微控制器子板、充电管理子板和无线通讯子板，

其中，所述微控制器子板包括工况数据处理单元和指令数据处理单元，

其中，所述工况数据处理单元，用于处理从该装置对应的传感器所采集的各节输送管道的工况数据，并将处理结果发送至所述无线通讯子板；以及

所述指令数据处理单元，用于处理所述无线通讯子板接收的指令数据；

所述充电管理子板，用于获取电能进行充电管理，并提供电能；

所述无线通讯子板，用于将所述工况数据处理单元得到的处理结果传送至主站设备，并接收所述主站设备发送的指令数据。

2.根据权利要求1所述的超低功耗无线感知装置，其特征在于，所述微控制器子板的型号为STM32L超低功耗系列。

3.根据权利要求1所述的超低功耗无线感知装置，其特征在于，所述微控制器子板还包括充电状态获取单元，用于获取所述充电管理子板发送的充电状态。

4.根据权利要求1所述的超低功耗无线感知装置，其特征在于，所述充电管理子板还包括太阳能电池板、储能模块以及管理模块，

其中，所述太阳能电池板，用于获取太阳能，并将太阳能转化为电能，其可采集微瓦级的太阳能，并具有最大功率点跟踪功能；

所述储能模块，用于存储电能；

所述管理模块，用于对所述储能模块进行充电管理。

5.根据权利要求4所述的超低功耗无线感知装置，其特征在于，所述太阳能电池板的型号为BQ25770。

6.根据权利要求4所述的超低功耗无线感知装置，其特征在于，所述储能模块还包括电池和超级电容。

7.根据权利要求1所述的超低功耗无线感知装置，其特征在于，所述无线通讯子板采用433MHz频段的收发器。

8.根据权利要求1所述的超低功耗无线感知装置，其特征在于，所述无线通讯子板的型号为LORA收发器SX1212。

9.根据权利要求1所述的超低功耗无线感知装置，其特征在于，所述装置还包括状态显示模块，用于显示所述装置的工作状态。

10.一种用于监测输送管道工况的超低功耗无线感知系统，其特征在于，所述系统包括：

至少一组传感器以及根据权利要求1-9任一项所述的超低功耗无线感知装置，所述传感器与所述超低功耗无线感知装置之间通过导线连接，并安装于所述管道输送系统中的各节输送管道上，所述传感器用于采集各节输送管道的工况数据，以及

主站设备，用于在所述超低功耗无线感知装置与后台终端之间传输数据。

11.一种管道输送系统，其特征在于，所述系统包括：根据权利要求10所述的超低功耗无线感知系统。

12.根据权利要求11所述的管道输送系统，其特征在于，所述管道输送系统为混凝土泵车。

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