CN214674504U - 一种户外型监测用的集成式太阳能供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种户外型监测用的集成式太阳能供电系统，包括，背板、太阳能电池板、充电控制模块、功耗采集模块、可充电式锂电池、电源及有线通信接口，背板呈槽型，充电控制模块、功耗采集模块并排紧固连接于背板槽型内腔的上侧，可充电式锂电池位于背板槽型内腔的下侧，太阳能电池板扣合在背板的侧壁后将背板的槽型内腔与外部空间完全阻隔，充电控制模块、功耗采集模块、可充电式锂电池均位于背板的槽型内腔中；本实用新型将传统太阳能供电系统高度集成化，方便采集设备运行的工况信息、简化了设备安装流程，降低施工安装难度，通过功耗采集模块，极大的方便了运维人员对现场设备运行工况的了解与故障的处理。

Description

一种户外型监测用的集成式太阳能供电系统

技术领域

本实用新型属于户外监测技术领域，尤其涉及一种户外型监测用的集成式太阳能供电系统。

背景技术

在水利以及农业领域中，很多户外型监测设备大多安装于人烟稀少的地方，缺少市电。设备供电方式主要分为一次性电池供电和太阳能供电。相对于太阳能供电方式，一次性电池供电形式对用电设备的功耗以及工作时长都有很高要求，使用起来并不方便灵活。所以目前在水利以及农业领域中的户外监测类设备主要还是以太阳能供电方式为主。传统的太阳能供电系统至少包含3部分：太阳能电池板、光伏控制器以及蓄电池。安装方式普遍为先在合适位置立一根长约3米的抱杆，然后在抱杆顶部安装太阳能板支架以及太阳能板，最后在抱杆中部安装一个不锈钢设备箱，内部放置光伏控制器、蓄电池以及其他设备。这种安装方式对于安装设备较多或是功耗较高，需要较大容量蓄电池的项目来说是合适的，但是对于一些设备简单，功耗较低的设备来说，这种安装方式不仅复杂繁琐，集成度底，而且成本较高，无法适应小型及简易设备的需求。因此，急需一种安装简便，集成度高且成本较小的太阳能供电系统来满足户外监测的小型或者简易设备的日益增长的需求。

实用新型内容

针对现有的水利以及农业领域中，现有传统太阳能供电系统安装复杂、难度高、成本高、故障原因不好分析等问题，本实用新型提供一种集成式太阳能供电系统。本实用新型不仅可简化太阳能供电系统安装流程，降低成本，而且还能实时监测并输出充放电功耗信息，有利于用户了解设备功耗，分析确定故障原因。

本实用新型提供一种户外型监测用的集成式太阳能供电系统，包括：背板、太阳能电池板、充电控制模块、功耗采集模块、可充电式锂电池、电源及有线通信接口，背板呈槽型，充电控制模块、功耗采集模块并排紧固连接于背板槽型内腔的上侧，可充电式锂电池位于背板槽型内腔的下侧，太阳能电池板扣合在背板的侧壁后将背板的槽型内腔与外部空间完全阻隔，充电控制模块、功耗采集模块、可充电式锂电池均位于背板的槽型内腔中；太阳能电池板用于将太阳能转化为电能；功耗采集模块用于采集太阳能电池板以及可充电式锂电池的电压、电流、瞬时功率信息；充电控制模块用于根据功耗采集模块的指令确定可充电式锂电池的充放电模式；可充电式锂电池用于存储太阳能电池板转换的电能并提供给电源及有线通信接口；电源及有线通信接口用于将电能输送至外部监测装置使用；太阳能电池板电连接功耗采集模块，功耗采集模块分别电连接充电控制模块、可充电式锂电池，功耗采集模块电连接至电源及有线通信接口。

优选的，所述背板内还设有蓝牙通讯模块，蓝牙通讯模块电连接至功耗采集模块，蓝牙通讯模块还电连接有无线通信接口；通过蓝牙通讯模块，现场运维人员可以采用手机蓝牙直接连接的方式与系统进行连接。

更优的，所述蓝牙通讯模块包括型号为BlueNRG248的蓝牙芯片。

优选的，所述功耗采集模块内设有太阳能功耗采集模块、锂电池充放电功耗采集模块、有线通信接口；太阳能功耗采集模块用于采集太阳能电池板的电压、电流、瞬时功率信息；锂电池充放电功耗采集模块采集可充电式锂电池的电压、电流、瞬时功率信息；有线通信接口用于将功耗采集通讯信息如电压电流功率等发送至电源及有线通信接口；太阳能功耗采集模块分别电连接至太阳能电池板与充电控制模块；锂电池充放电功耗采集模块分别电连接充电控制模块、可充电式锂电池与电源及有线通信接口；有线通信接口电连接至电源及有线通信接口。

优选的，所述电源及有线通信接口设有RS485接口；通过RS485接口现场运维人员确定故障位置时可以采用数据线连接电脑的方式与系统进行连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型不仅将传统太阳能供电系统高度集成化，而且加入了功耗采集模块和蓝牙模块，可以方便采集设备运行的工况信息；高度集成化的设备不仅能大幅降低设备采购成本，而且简化了设备安装流程，降低施工安装难度；通过功耗采集模块，极大的方便了运维人员对现场设备运行工况的了解，通过对运行工况的分析，运维人员不仅能确认故障点的具体位置，而且还能对未来可能发生的一些故障做出预测预判；通过蓝牙通讯模块，现场运维人员确定故障位置时可以采用手机蓝牙直接连接的方式与系统进行连接，省时省力；对于一些设备较少，体积较小的项目，设备可以直接安装在本实用新型背板反面的防水盒里，不仅方便快捷，还能降低项目成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种户外型监测用的集成式太阳能供电系统的结构示意图；

图2为结构爆破分解图；

图3为流程图；

图4为电路图。

图中，1、背板；2、太阳能电池板；3、充电控制模块；4、功耗采集模块；5、可充电式锂电池；6、电源及有线通信接口；7、蓝牙通讯模块；8、无线通信接口；41、太阳能功耗采集模块；42、锂电池充放电功耗采集模块；43、有线通信接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

如图1-4所示，本实用新型一种户外型监测用的集成式太阳能供电系统包括：背板1、太阳能电池板2、充电控制模块3、功耗采集模块4、可充电式锂电池5、电源及有线通信接口6，背板1呈槽型，充电控制模块3、功耗采集模块4并排紧固连接于背板1槽型内腔的上侧，可充电式锂电池5位于背板1槽型内腔的下侧，太阳能电池板2扣合在背板1的侧壁后将背板1的槽型内腔与外部空间完全阻隔，充电控制模块3、功耗采集模块4、可充电式锂电池5均位于背板1的槽型内腔中；太阳能电池板2用于将太阳能转化为电能；功耗采集模块4用于采集太阳能电池板2以及可充电式锂电池5的电压、电流、瞬时功率信息；充电控制模块3用于根据功耗采集模块4的指令确定可充电式锂电池5的充放电模式；可充电式锂电池5用于存储太阳能电池板2转换的电能并提供给电源及有线通信接口6；电源及有线通信接口6用于将电能输送至外部监测装置使用；太阳能电池板2电连接功耗采集模块4，功耗采集模块4分别电连接充电控制模块3、可充电式锂电池5，功耗采集模块4电连接至电源及有线通信接口6。

进一步的，所述背板1内还设有蓝牙通讯模块7，蓝牙通讯模块7电连接至功耗采集模块4，蓝牙通讯模块7还电连接有无线通信接口8；通过蓝牙通讯模块7，现场运维人员可以采用手机蓝牙直接连接的方式与系统进行连接。

更进一步的，所述蓝牙通讯模块7包括型号为BlueNRG248的蓝牙芯片。

进一步的，所述功耗采集模块4内设有太阳能功耗采集模块41、锂电池充放电功耗采集模块42、有线通信接口43；太阳能功耗采集模块41用于采集太阳能电池板2的电压、电流、瞬时功率信息；锂电池充放电功耗采集模块42采集可充电式锂电池5的电压、电流、瞬时功率信息；有线通信接口43用于将功耗采集通讯信息如电压、电流、瞬时功率等发送至电源及有线通信接口6；太阳能功耗采集模块41分别电连接至太阳能电池板2与充电控制模块3；锂电池充放电功耗采集模块42分别电连接充电控制模块3、可充电式锂电池5与电源及有线通信接口6；有线通信接口43电连接至电源及有线通信接口6。

进一步的，所述电源及有线通信接口6设有RS485接口；通过RS485接口现场运维人员确定故障位置时可以采用数据线连接电脑的方式与系统进行连接。

实施例

本实施例中，集成式太阳能供电系统由太阳能电池板2、充电控制模块3、功耗采集模块4、蓝牙通信模块7、可充电式锂电池5以及背板1等部件组成。

其中，功耗采集模块4内部又可以细分为太阳能功耗采集模块41、锂电池充放电功耗采集模块42、有线通信接口43。

系统工作时，太阳能电池板2经过功耗采集模块4连接至充电控制模块3，通过功耗采集模块4可以采集到太阳能电池板2的相关输出信息（包括电压、电流、瞬时功率等），当太阳能电池板2处于不同强度的太阳光照射时，功耗采集模块4可以实时的输出当前太阳能电池板2工作状态。

充电控制模块3将太阳能电池板2输出的不稳定电源调制为一个可靠稳定并且高效率的电源提供给可充电式锂电池5或者直接提供给用电设备。在充电控制模块3中，集成了两个指示灯，一个用于指示太阳能电池板2是否有电源输出，另一个指示可充电式锂电池5当前充电状态为充电中或已充满。

充电控制模块3调制后的稳定高效电源经由锂电池充放电功耗采集模块42连接至可充电式锂电池5以及电源输出接口。此部分工作状态分为以下几种：

1.可充电式锂电池5处于未充满状态，充电控制模块3输出功率大于可充电式锂电池5充电功率和用电设备功率之和，此时可充电式锂电池5充电电源以及用电设备电源完全由充电控制模块3提供。

2.可充电式锂电池5处于未充满状态，充电控制模块3输出功率小于可充电式锂电池5充电功率和用电设备功率之和，此时若充电控制模块3输出功率小于用电设备功率，则可充电式锂电池5处于放电状态，与充电控制模块3一起为用电设备供电。若充电控制模块3输出功率大于用电设备功率，则用电设备电源由充电控制模块3提供，可充电式锂电池5处于慢速充电状态。

3.可充电式锂电池5处于充满状态，充电控制模块3输出关闭，用电设备电源完全由可充电式锂电池5提供。

蓝牙通讯模块7为选配项，安装蓝牙通讯模块7后，检测维护人员不必爬上抱杆，站在地面使用手机APP连接，即可读取太阳能系统相关工作信息，作为判断故障原因或分析系统运行状态的依据。

电源及有线通信接口6包含两部分接口，一个是电源，一个是通讯接口（如RS485有线通讯接口），而其中电源来自锂电池充放电功耗采集模块42，通讯接口来自有线通信接口43，电源及有线通信接口43为一个物理接口，安装在背板1后面。其不仅作为供电接口，而且同时包含了一组有线通信接口43，除此之外还包含一个控制功耗采集模块4休眠的控制引脚。通过这个接口，不仅能给用电设备供电，而且用电设备还可以实时采集太阳能供电系统的工况信息，然后存储在本地或者发送给远端服务器，以便运维人员方便了解设备运行工控。为了减小功耗采集模块4自身对功耗的影响，用电设备在无需采集工况信息时，可以通过休眠引脚控制功耗采集模块4休眠，此时功耗采集模块4休眠，但是不影响正常供电。当用电设备需要采集工况信息时，只需唤醒功耗采集模块4即可。

背板1是以上部件的承载部件。背板1的尺寸应小于或等于太阳能电池板2的尺寸。为了降低背板1厚度，可以将可充电式锂电池5按单层形式排列组合，放置在背板1内部。同时在背板1合适位置放置充电控制模块3、功耗采集模块4和蓝牙通讯模块7。太阳能电池板2放置在背板1正面，接缝处密封处理。背板1反面安装电源及有线通信接口43和充电控制模块3指示灯。根据项目实际需求，在背板1反面还可以选装防水盒用于安装用电设备。

综上所述，本实用新型一种户外型监测用的集成式太阳能供电系统，将传统太阳能供电系统高度集成化，而且加入了功耗采集模块和蓝牙模块，可以方便采集设备运行的工况信息；高度集成化的设备不仅能大幅降低设备采购成本，而且简化了设备安装流程，降低施工安装难度；通过功耗采集模块，极大的方便了运维人员对现场设备运行工况的了解与故障的处理，因此本实用新型拥有广泛的应用前景。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种户外型监测用的集成式太阳能供电系统，其特征在于，包括：背板（1）、太阳能电池板（2）、充电控制模块（3）、功耗采集模块（4）、可充电式锂电池（5）、电源及有线通信接口（6），所述背板（1）呈槽型，所述充电控制模块（3）、功耗采集模块（4）并排紧固连接于所述背板（1）槽型内腔的上侧，所述可充电式锂电池（5）位于背板（1）槽型内腔的下侧，所述太阳能电池板（2）扣合在背板（1）的侧壁后将背板（1）的槽型内腔与外部空间完全阻隔，所述充电控制模块（3）、功耗采集模块（4）、可充电式锂电池（5）均位于背板（1）的槽型内腔中；

所述太阳能电池板（2）用于将太阳能转化为电能；

所述功耗采集模块（4）用于采集太阳能电池板（2）以及可充电式锂电池（5）的电压、电流、瞬时功率信息；

所述充电控制模块（3）用于根据功耗采集模块（4）的指令确定所述可充电式锂电池（5）的充放电模式；

所述可充电式锂电池（5）用于存储太阳能电池板（2）转换的电能并提供给所述电源及有线通信接口（6）；

所述电源及有线通信接口（6）用于将电能输送至外部监测装置使用；

所述太阳能电池板（2）电连接功耗采集模块（4），所述功耗采集模块（4）分别电连接充电控制模块（3）、可充电式锂电池（5），所述功耗采集模块（4）电连接至电源及有线通信接口（6）。

2.根据权利要求1所述的一种户外型监测用的集成式太阳能供电系统，其特征在于，所述背板（1）内还设有蓝牙通讯模块（7），所述蓝牙通讯模块（7）电连接至所述功耗采集模块（4），所述蓝牙通讯模块（7）还电连接有无线通信接口（8）。

3.根据权利要求2所述的一种户外型监测用的集成式太阳能供电系统，其特征在于，所述蓝牙通讯模块（7）包括型号为BlueNRG248的蓝牙芯片。

4.根据权利要求1所述的一种户外型监测用的集成式太阳能供电系统，其特征在于，所述功耗采集模块（4）内设有太阳能功耗采集模块（41）、锂电池充放电功耗采集模块（42）、有线通信接口（43）；

所述太阳能功耗采集模块（41）用于采集太阳能电池板（2）的电压、电流、瞬时功率信息；

所述锂电池充放电功耗采集模块（42）采集可充电式锂电池（5）的电压、电流、瞬时功率信息；

所述有线通信接口（43）用于将功耗采集通讯信息发送至电源及有线通信接口（6）；

所述太阳能功耗采集模块（41）分别电连接至太阳能电池板（2）与充电控制模块（3）；

所述锂电池充放电功耗采集模块（42）分别电连接充电控制模块（3）、可充电式锂电池（5）与电源及有线通信接口（6）；

所述有线通信接口（43）电连接至电源及有线通信接口（6）。

5.根据权利要求1所述的一种户外型监测用的集成式太阳能供电系统，其特征在于，所述电源及有线通信接口（6）设有RS485接口。

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