CN218771438U - 一种具有无线射频供电方式的智能窨井盖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无线供电技术领域，具体为一种具有无线射频供电方式的智能窨井盖系统，主要用于吸收空间中的无线射频信号来供电。本实用新型包括天线，还包括谐振电路、整流电路、超级电容、电源管理电路；所述天线包括取电天线，用于接收无线射频信号；所述谐振电路与所述取电天线连接，将所述无线射频信号转换成电信号；所述整流电路与所述谐振电路连接，将所述电信号转换为直流电；所述超级电容与所述整流电路连接，利用所述直流电进行充电；所述电源管理电路与所述超级电容连接，当检测到所述超级电容充电到一定电压时，所述电源管理电路开始使能，为智能窨井盖系统供电。

Description

一种具有无线射频供电方式的智能窨井盖系统

技术领域

本实用新型涉及无线供电技术领域，具体为一种具有无线射频供电方式的智能窨井盖系统，主要用于吸收空间中的无线射频信号来供电。

背景技术

随着科技不断的在发展,电子设备密集应用，无线通讯应用领域不断的扩大，地球的电子环境越来越复杂。众所周知，电磁波也是具有能量的，矿石收音机可以利用天线，地线以及基本调谐回路和矿石检波器来做无线电波收音机。因此，如果能利用天线从空间中各种频段的射频信号中获取能量，就可以很容易的把电子设备部署在供电不方便的地方，且无需额外的增加电池。

公开号为CN211922891U的专利公开了一种污水井监测系统，包括污水井体以及污水井盖，所述污水井体内设置有多个传感器，所述污水井盖的上侧内嵌有无线射频天线，所述无线射频天线的下端连接有贯穿所述污水井盖并插入所述污水井体内的连接馈线，所述连接馈线与多个传感器连接。

该专利中，连接馈线与多个传感器连接，并通过与连接馈线连接的无线射频天线将传感器获取的实时数据从污水井体内传出，该专利中的无线射频天线仅用于将传感器获取的实时数据从污水井体内传出，进而使得信号传输稳定，在传感器的检测工作时，必须提供额外的电池来驱动传感器工作，而电池更换不方便，维护成本高。

实用新型内容

本使用新型涉及无线供电技术领域，具体为一种具有无线射频供电方式的智能窨井盖系统，主要用于吸收空间中的无线射频信号来供电。

本申请为了解决上述技术问题，提供了一种具有无线射频供电方式的智能窨井盖系统，包括天线，还包括谐振电路、整流电路、超级电容、电源管理电路；所述天线包括取电天线，用于接收无线射频信号；所述谐振电路与所述取电天线连接，将所述无线射频信号转换成电信号；所述整流电路与所述谐振电路连接，将所述电信号转换为直流电；所述超级电容与所述整流电路连接，利用所述直流电进行充电；所述电源管理电路与所述超级电容连接，当检测到所述超级电容充电到一定电压时，所述电源管理电路开始使能，为智能窨井盖系统供电。

本申请中，通过取电天线接收无线射频信号，并利用谐振电路将无线射频信号转换成电信号，利用电信号中的电压实现为超级电容充电，实现电池存储电量的功能，整流电路连接在谐振电路后面，将谐振电路转换后的交流电信号转换为直流电，再利用直流电为超级电容充电，超级电容不需要在电量用完后进行更换，可以持续进行充电。同时，电源管理电路保证了在超级电容电量足够的情况下再为整个智能窨井盖系统供电，保证了智能窨井盖系统工作时电量的稳定。

作为优选，所述谐振电路包括谐振电感和谐振电容，所述谐振电感和谐振电容的参数与所述取电天线相适配。

作为优选，所述整流电路为倍压整流电路。

作为优选，所述电源管理电路通过使能脚检测所述超级电容的电压。

作为优选，所述使能脚设有自锁电路。

作为优选，所述智能窨井盖系统还包括用于检测井盖或井内环境的传感器；所述传感器与所述电源管理电路连接。

作为优选，所述天线还包括通讯天线；所述传感器与所述通讯天线之间连接有通讯模块，用以实现所述传感器与所述通讯天线之间的交互。

作为优选，所述取电天线与所述谐振电路通过馈线连接；

所述通讯天线与所述通讯模块通过馈线连接。

作为优选，所述天线与井盖上的环形结构相匹配。

本实用新型具有如下技术效果：

1.通过调整谐振电路的谐振电感和谐振电容，将谐振电路两端的电压与其中电流相位相同，实现将射频信号转换为电信号，初步实现智能窖井盖系统的电流需求。

2.谐振电路转化过来的电压值比较低，而超级电容的电压最高只能达到充电电压（即谐振电路转化过来的电压值），所以需要通过倍压整流把电压放大，才能实现超级电容有效的储能。

3.电源管理电路通过使能脚检测超级电容的电压，根据使能脚设计的电压临界值，当检测到超级电容的电压达到电压临界值时，使能脚闭合，导通电路。

4.使能脚设有自锁电路，避免在电压临界点导致电源管理电路反复开关，防止造成电路元件损伤。

5.传感器主要用于实现对井下环境的检测工作，利用超级电容为传感器提供电源支持。

6.通讯模块将传感器检测到的数据发送至通电天线，通电天线以无线的方式传输至对应的终端，实现数据传输过程。

7.天线与井盖上的环形结构相匹配，天线信号不会被井盖屏蔽，也不需要因为井盖屏蔽了天线信号而在井盖上打孔，保证了传输稳定性和井盖的强度。

附图说明

图1 系统流程图。

图2 超级电容充电电路示意图。

图3 电源管理模块电路示意图。

具体实施方式

这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意图限制本实用新型。除非另外定义，否则本文使用的所有术语具有与本实用新型所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，常用术语应该被解释为具有与其在相关领域和本公开内容中的含义一致的含义。本公开将被认为是本实用新型的示例，并且不旨在将本实用新型限制到特定实施例。

本实施例提供了一种具有无线射频供电方式的智能窨井盖系统，包括天线，还包括谐振电路、整流电路、超级电容、电源管理电路；天线包括取电天线，用于接收无线射频信号；谐振电路与取电天线连接，将无线射频信号转换成电信号；整流电路与谐振电路连接，将电信号转换为直流电；超级电容与整流电路连接，用于接收电信号进行充电；电源管理电路与超级电容连接，当检测到超级电容充电到一定电压时，电源管理电路开始使能，为智能窨井盖系统供电。

如图1，本实施例中，通过天线从空间中各种频段的射频信号中获取能量，用以给整个智能窖井盖系统供电，可以很容易的把电子设备部署在供电不方便的地方，且无需额外的增加电池。其中，取电天线获取空间中各种频段的射频信号，并经过谐振电路将射频信号中对应频段的无线电波转换为高频的电信号给超级电容充电，使得超级电容实现蓄电池的功能。其中，电源管理电路控制超级电容仅在充电到一定电压时才放电，保护电路电压的稳定性。

本实施例中，谐振电路包括谐振电感和谐振电容，谐振电感和谐振电容的参数与取电天线相适配。如图2，本实施例中使用并联谐振电路，即将电容器和电感器串联连接，通过选择合适的电容器的电容参数和电感器的电感参数，产生振荡，进而获取到来自取电天线的射频信号。并联谐振电路耗电量较少，不需要电源提供无用功率。谐振电路后连接有整流电路，谐振电路转换成的电信号通过整流电路可以转换为能够给超级电容充电的直流电，从而给超级电容充电。整流电路为倍压整流电路。倍压整流电路包括二极管和电容器，倍压整流电路是利用二极管的整流和导引作用，将电压分别贮存到各自的电容器上，然后把它们按极性相加的原理串接起来，输出高于输入电压的高压，本实施例中，采用五倍压整流，即电路中包括五个二极管和五个对应的电容器，以输入电压的五倍输出电压，补偿取电天线从空间获取到的射频信号转换成的电压较小的问题，使得倍压整流后的电压能够满足智能窖井盖系统的电压需求。其中，也可在整流电路与超级电容之间连接可增大电压的变压器，将直流电的电压放大，以便满足系统所需电源电压的要求，再给超级电容充电。谐振电路与倍压整流电路连接，可起到阻抗变换的作用，减小负载对谐振电路的影响。

本实施例中，由于取电天线从空间中获取到的射频信号不稳定，且谐振电路转换成的电信号给超级电容充电时比较缓慢，而若窖井盖系统中使用较大耗电量的用电器，则可能导致电路电压不稳定，超级电容的电压无法满足用电器的需求，使得电路长期处于无法正常工作的状态，因此，本实施例中，电源管理电路通过使能脚检测超级电容的电压。如图3，当检测到超级电容的电压高于一定值时，使能脚开启，接通电路，当检测到超级电容的电压低于一定值时，使能脚关闭，断开电路。在超级电容电压不足时，电路中的用电器不会消耗超级电容的电压，使得超级电压进入蓄电的状态，在保证超级电容电压足够的前提下再使得电路工作，提高智能窖井盖系统工作的稳定性。在电路工作过程中，超级电容充电的同时，系统中的用电器也在消耗超级电容中的电量，若系统中的用电器的耗电量持续使得超级电容的电量处于临界值上下，会出现反复通电与断电的过程，因此，使能脚设有自锁电路。避免在电压临界点导致电源管理电路反复开关，可保证超级电容中的电量为未耗完之前持续输出，保证电路部件的使用寿命较长，本实施例中采用二极管实现使能脚的自锁功能。在电路通电时，当电源管理模块检测到超级电容中的电量不足时，电源管理电路控制系统断电，等待超级电容重新充电。

本实施例中，智能窨井盖系统还包括用于检测井盖或井内环境的传感器；传感器与电源管理电路连接。传感器主要用于窖井盖所对应的井下环境的相应检测功能，以便于提高井下环境的安全性，传感器也可以检测窖井盖本身的状态，保证窖井盖的安全性。其中，传感器的工作利用超级电容供电，无需单独安装电池用以供电，减少更换电池的工作量。在电源管理电路的使能脚开启的状态下，智能窖井盖系统通电，传感器开始工作。其中，传感器耗电量较低，使得取电天线从空间中获取的射频信号为超级电容充的电能够完全满足传感器的电量需求。除此之外，天线还包括通讯天线；传感器与通讯天线之间连接有通讯模块，用以实现传感器与通讯天线之间的交互。通讯模块将传感器检测到的检测信息经过处理发送至通讯天线，通讯天线将检测信息以射频信号的方向发送到空间中，外部接收设备通过无线的方式，从空间中获取到相应的检测信息，进行处理，并分析判断，以达到对井内环境监测的目的。其中，取电天线与谐振电路通过馈线连接；通讯天线与通讯模块通过馈线连接。可提高井下环境接收信号不好的问题，可提高传输过程中信号的稳定性。

本实施例中，天线与井盖上的环形结构相匹配。可利用井盖上的环形结构作为天线，也可在井盖内腔的安装部嵌入天线，在井盖内腔的安装部嵌入天线时，井盖采用FRP复合材料，在能达到传统金属井盖相同承重能力的同时，会更加轻便，而且不导电，有利于无线信号的传播。解决常规天线信号会被井盖屏蔽，需要额外打孔的问题，天线设置成环形结构，能够节省井盖安装天线的空间。

虽然描述了本实用新型的实施方式，但是本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (9)

1.一种具有无线射频供电方式的智能窨井盖系统，包括天线，其特征在于：

还包括谐振电路、整流电路、超级电容、电源管理电路；

所述天线包括取电天线，用于接收无线射频信号；

所述谐振电路与所述取电天线连接，将所述无线射频信号转换成电信号；

所述整流电路与所述谐振电路连接，将所述电信号转换为直流电；

所述超级电容与所述整流电路连接，利用所述直流电进行充电；

所述电源管理电路与所述超级电容连接，当检测到所述超级电容充电到一定电压时，所述电源管理电路开始使能，为智能窨井盖系统供电。

2.根据权利要求1所述的一种具有无线射频供电方式的智能窨井盖系统，其特征在于：

所述谐振电路包括谐振电感和谐振电容，所述谐振电感和谐振电容的参数与所述取电天线相适配。

3.根据权利要求1所述的一种具有无线射频供电方式的智能窨井盖系统，其特征在于：

所述整流电路为倍压整流电路。

4.根据权利要求1所述的一种具有无线射频供电方式的智能窨井盖系统，其特征在于：

所述电源管理电路通过使能脚检测所述超级电容的电压。

5.根据权利要求4所述的一种具有无线射频供电方式的智能窨井盖系统，其特征在于：

所述使能脚设有自锁电路。

6.根据权利要求1所述的一种具有无线射频供电方式的智能窨井盖系统，其特征在于：

所述智能窨井盖系统还包括用于检测井盖或井内环境的传感器；

所述传感器与所述电源管理电路连接。

7.根据权利要求6所述的一种具有无线射频供电方式的智能窨井盖系统，其特征在于：

所述天线还包括通讯天线；

所述传感器与所述通讯天线之间连接有通讯模块，用以实现所述传感器与所述通讯天线之间的交互。

8.根据权利要求7所述的一种具有无线射频供电方式的智能窨井盖系统，其特征在于：

所述取电天线与所述谐振电路通过馈线连接；

所述通讯天线与所述通讯模块通过馈线连接。

9.根据权利要求1所述的一种具有无线射频供电方式的智能窨井盖系统，其特征在于：

所述天线与井盖上的环形结构相匹配。

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