CN219592166U - 一种供电模块及云监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及监测装置技术领域，更具体地，涉及一种供电模块及云监测装置，供电模块包括热供电组件以及用于升压稳压储能的高集成电源管理电路板；热供电组件与高集成电源管理电路板电连接；热供电组件包括柔性基体以及若干温差发电元件，若干温差发电元件周向分布于柔性基体内；柔性基体中心处设有散热装置；温差发电元件包括相连接的P型热电颗粒以及N型热电颗粒，其中一端为热端，另一端为冷端，热端指向远离轴心的一侧，冷端指向轴心；P型热电颗粒以及N型热电颗粒分别连接高集成电源管理电路板的正极和负极。该自供电云监测装置能够安装在无太阳光照射的地方，利用温差进行发电为云监测模块供电作业。

Description

一种供电模块及云监测装置

技术领域

本实用新型涉及监测装置技术领域，更具体地，涉及一种供电模块及云监测装置。

背景技术

传统的监测装置都是有线供电、有线传输数据的。随着无线技术的发展，配有无线数据传送和电池的云监测省去布线的麻烦。而随着5G技术的发展、推广及云监测装置的小型化的趋势，体积大、容量大的电池不仅无法应用在狭小的空间中，由于监测装置通常安装在偏远的地方或高空，若需要经常去更换电池，无疑会增加工作人员的工作量和危险性。因此亟需一种能够持续供电的供电模块，避免频繁更换电池。

如现有技术中公开了一种太阳能发电的温度振动传感器，包括保护外壳，所述保护外壳的内部设有电池稳流器、电池模块、物联网通讯模块、模数转换芯片和温振一体采集器，所述电池稳流器的输出端与电池模块的输入端电性连接，所述电池模块的输出端与模数转换芯片的输入端电性连接，所述电池模块的输出端与物联网通讯模块的输入端电性连接，所述物联网通讯模块与模数转换芯片电线连接，所述电池模块的输出端与温振一体采集器的输入端电线连接，所述模数转换芯片与温振一体采集器电性连接，所述保护外壳的外表面设有太阳能发电装置。该太阳能发电的温度振动传感器通过太阳能发电装置将发出的电量通过电流稳流器整流后传输储存到电池模块为其他模块提供电能，但该太阳能发电的温度振动传感器不适合在室内或者其他接触不到阳光的地方使用。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的缺陷，提供了一种供电模块，通过设置温差发电元件利用温差发电，可以为安装在无太阳照射的位置的设备提供电能，保证设备对能源的需求。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种供电模块，包括热供电组件以及用于升压稳压储能的高集成电源管理电路板；所述热供电组件与所述高集成电源管理电路板电连接；所述热供电组件包括柔性基体以及若干温差发电元件，若干所述温差发电元件周向分布于所述柔性基体内；所述柔性基体中心处设有散热装置；所述温差发电元件包括相连接的P型热电颗粒以及N型热电颗粒，靠近所述散热装置的一端为冷端，远离所述散热装置一端为热端；所述P型热电颗粒以及N型热电颗粒分别连接所述高集成电源管理电路板的正极和负极。

在本方案中，供电模块包括热供电组件和高集成电源管理电路板两部分，其中，高集成电源管理电路板用于提升并稳定热供电组件输送的电能并传输与其电连接的设备；热供电组件包括若干个温差发电元件以及用于封装温差发电元件的柔性基体。具体地，温差发电元件的热端指向外侧，冷端指向内侧，且冷端一侧设有散热装置用于增大冷端和热端的温差。温差发电元件有两种不同的半导体组成，包括P型热电颗粒和N型热电颗粒，由于温度高处的自由电子比温度低处的自由电子动能大，当温度不均匀时会产生热扩散，因此自由电子从温度高端向温度低端扩散，在低温端堆积起来，从而在导体内形成电场，在温差发电元件的两端形成电势差。该供电模块能够为安装在无太阳光照射的地方的监测设备提供电能，利用温差进行发电为设备提供电能进行作业。同时，温差发电元件使用柔性基体进行封装，将温差发电元件封装在柔性基体内，因此由柔性基体可以将该自供电云监测装置安装于曲面上。

作为其中一种优选的方案，所述P型热电颗粒与N型热电颗粒相平行且周向间隔分布且通过金属片串联。

在本方案中，基体呈矩形，温差发电元件冷端和热端的连线垂直与柔性基体的直边且平行于柔性基体的端面，若干温差发电元件轴向分布于柔性基体内，并由柔性基体包裹封装。散热装置安装在柔性基体的中心位置，所有温差发电元件的冷端均指向散热装置；温差发电元件的冷端和热端通过液态金属连接，温差发电元件由两种不同类型的半导体构成，两种半导体具有不同的电子密度，当两种半导体通过液态金属互相接触时，接触点的位置就会有电子的流动，电子会由密度高的一端流向密度低的一端，电子的扩散速度与温度成正比，所以只要保持两种半导体的温度差，就能保持电子的流动，在半导体两端就会形成电位差。温差发电元件主要在面内方向，即平行于柔性基体端面的方向进行传热，以其外围高温及中心低温之间形成的温差进行热自供电。

作为其中一种优选的方案，所述P型热电颗粒与N型热电颗粒相平行且周向间隔分布且通过液态金属串联。

在本方案中，P型热电颗粒相当于电源的正极，N型热电颗粒相当于电源的负极，正负两极通过液态金属连接，在温差的作用下电子沿温差的方向流动形成电位差，液态金属凭借其液态的特质进一步提高了柔性基体的可塑性，可以贴附于各种不规则平面。

作为其中一种优选的方案，所述散热装置呈中空的柱状结构，外周周向安装有若干翅片。

在本方案中，散热装置整体呈圆柱形，内部为中空结构，贯穿顶底两面；散热装置的外壁周向分布有若干用于增强散热效果的翅片，散热装置可采用传热性能较好的金属制作，将柔性基体中心位置的热量通过翅片散发到空气中，以降低柔性基体中心位置的温度，使中心位置与外围形成温差，进而利用温差发电元件的性质进行发电。

作为其中一种优选的方案，相邻两个所述翅片之间的间隙设有凸起结构。位于相邻两个翅片之间的间隙中设置凸起结构有利于增加散热面积，提高散热效率。增加散热装置与空气的接触面积可以快速将热量散发出去。凸起结构安装在翅片的侧面，位于两相邻翅片之间的间隙内，在空气压力不变的情况下，缝隙截面面积越小，缝隙的压强越大，因此，经过缝隙的空气会加速，从而达到快速将热量散发出去的效果。

作为其中一种优选的方案，所述散热装置内设有用于安装所述高集成电源管理电路板且与所述高集成电源管理电路板尺寸相匹配的安装腔；所述散热装置的端部设有可拆卸的端盖。

在本方案中，高集成电源管理电路板的形状与安装腔的形状相匹配，将高集成电源管理电路板固定在安装腔内，并用端盖进行遮挡，避免灰尘等物质进入安装腔内，在高集成电源管理电路板的表面形成积尘，影响高集成电源管理电路板的正常工作，增加工作人员清理的难度。当该自供电云监测装置安装于户外的玻璃幕墙上时，端盖可以阻挡雨水浸湿高集成电源管理电路板导致短路，能够起到保护装置电子元器件的作用。在散热装置的内腔安装散热风扇能够进一步提高散热效率，增强散热效果。在风扇的作用下，散热装置的内腔空气流动效果得到改善，部分热量被风扇带出。在散热风扇与翅片的共同作用下，散热装置的散热效果得到增强，温差发电元件两端的温差得以增大，因此，温差发电元件的发电效率也会得以提升。其中，散热风扇所消耗的能量应小于温差发电元件锁产生的能量，在能保证有足够能量供给的前提下选用小功率散热风扇，并且散热风扇并非持续作业，当温度较高时通过散热翅片难以将热量及时散发的情况下才启动散热风扇；进一步地，可以设置温度传感器与散热风扇的开关连接，设置散热风扇的启动温度阈值，当温度传感器检测到当前的温度达到温度阈值时，则控制散热风扇启动，当环境温度低于温度阈值时，则控制散热风扇停止工作，减少能源的消耗。

作为其中一种优选的方案，所述热供电组件设有用于装配所述散热装置的凹槽，所述凹槽形状大小与所述散热装置相匹配。

在本方案中，热供电组件的柔性基体上设有用于安装散热装置的凹槽，凹槽的壁面靠近温差发电元件的冷端，散热装置安装在凹槽内时其外壁与凹槽的内壁抵接，能够将凹槽内的热量通过散热装置及时散发至装置外，增大温差发电元件冷端和热端的温差以提高发电效率。同时，设置凹槽有利于散热装置的安装，凹槽的开口大小与散热装置的大小相匹配，提高散热装置安装的便捷性。

作为其中一种优选的方案，所述凹槽内壁设有用于卡紧所述散热装置的卡扣，所述散热装置底部设有与所述卡扣相配合的卡合部。

在本方案中，凹槽的内壁设有卡扣，散热装置的外壁设有卡槽作为卡合部，安装时，将散热装置对准凹槽，卡扣与卡槽的开口相对应，将卡扣卡入卡槽的开口后旋转散热装置，使卡扣滑入卡槽内并卡紧在宽度逐渐缩小的卡槽内，形成稳定的连接。可拆卸的散热装置有利于更换时的拆装，通过简单的操作即可更换新的散热装置，提高了维护的效率。

作为其中一种优选的方案，所述高集成电源管理电路板线路连接有用于储存电能的电能储存装置。

在本方案中，高集成电源管理电路板连接有用于储存电能的电能储存装置，其中，电能储存装置为超级电容，通过热供电组件利用环境温度差发电，将其低品位的电能通过高集成电源管理电路板进行升压、稳压处理后形成高品位的电储存在超级电容中，同时该高集成电源管理电路板设有过充保护，当输入电压上升至保护值时，就会切断电池与充电器的连接，防止设备存在因过充导致的安全隐患，从而实现充电、储电一体化的功能。

本实用新型还提供一种自供电云监测装置，包括云监测模块以及供电模块；所述云监测模块包括若干用于监测周围环境的传感器以及用于传输所述传感器监测信号的无线传输模块，若干所述传感器与所述无线传输模块线路连接，所述云监测模块与所述供电模块电连接。云监测模块设有用于监测周围环境的传感器，传感器将信号反馈至无线传输模块并由无线传输模块发送至用户终端，云监测模块由供电模块进行供电。

与现有技术相比，本实用新型公开了一种供电模块及云监测装置，所取得的有益效果是：云监测模块设有用于监测周围环境的传感器，传感器将信号反馈至无线传输模块并由无线传输模块发送至用户终端，其中，云监测模块由供电模块进行供电；供电模块包括热供电组件和高集成电源管理电路板两部分，其中，高集成电源管理电路板用于提升并稳定热供电组件输送的电能并传输至云监测模块，而热供电组件包括若干个温差发电元件以及用于封装温差发电元件的柔性基体。具体地，温差发电元件的热端指向外侧，冷端指向内侧，且冷端一侧设有散热装置用于增大冷端和热端的温差。该自供电云监测装置能够安装在无太阳光照射的地方，利用温差进行发电为云监测模块供电作业。同时，温差发电元件使用柔性基体进行封装，将温差发电元件封装在柔性基体内，因此由柔性基体可以将该自供电云监测装置安装于曲面上。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是本实用新型爆炸图。

图3是本实用新型俯视图。

图4是柔性基体A-A处剖视图。

图5是翅片的结构示意图。

其中，1、柔性基体；2、散热装置；3、端盖；4、高集成电源管理电路板；5、凹槽；6、液态金属；7、P型热电颗粒；8、N型热电颗粒；9、翅片；10、凸起结构。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”“顶部”“底部”“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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1、图2所示，本实施例提供了一种供电模块及云监测装置，云监测模块以及供电模块；云监测模块设有若干用于监测周围环境的传感器以及用于传输传感器监测信号的无线传输模块，若干传感器与无线传输模块线路连接，云监测模块与供电模块线路连接，供电模块包括热供电组件以及用于升压稳压储能的高集成电源管理电路板4；热供电组件与高集成电源管理电路板4线路连接；热供电组件包括柔性基体1以及若干温差发电元件；温差发电元件的热端指向外侧，冷端指向内侧，若干温差发电元件装配于柔性基体1内；温差发电元件的冷端设有散热装置2。

其中，云监测模块设有用于监测周围环境的传感器，传感器将信号反馈至无线传输模块并由无线传输模块发送至用户终端，其中，云监测模块由供电模块进行供电；供电模块包括热供电组件和高集成电源管理电路板4两部分，其中，高集成电源管理电路板4用于提升并稳定热供电组件输送的电能并传输至云监测模块，而热供电组件包括若干个温差发电元件以及用于封装温差发电元件的柔性基体。具体地，温差发电元件的热端指向外侧，冷端指向内侧，且冷端一侧设有散热装置2用于增大冷端和热端的温差。该自供电云监测装置能够安装在无太阳光照射的地方，利用温差进行发电为云监测模块供电作业。同时，温差发电元件使用柔性基体进行封装，将温差发电元件封装在柔性基体1内，因此由柔性基体1可以将该自供电云监测装置安装于曲面上。

进一步地，温差发电元件的冷端和热端设有液态金属6，若干温差发电元件通过液态金属6串联。柔性基体1呈矩形，温差发电元件冷端和热端的连线垂直与柔性基体1的直边且平行于柔性基体1的端面，若干温差发电元件轴向分布于柔性基体1内，并由柔性基体1包裹封装。散热装置2安装在柔性基体1的中心位置，所有温差发电元件的冷端均指向散热装置2；温差发电元件的冷端和热端通过液态金属6连接，温差发电元件由两种不同类型的半导体构成，两种半导体具有不同的电子密度，当两种半导体通过液态金属6互相接触时，接触点的位置就会有电子的流动，电子会由密度高的一端流向密度低的一端，电子的扩散速度与温度成正比，所以只要保持两种半导体的温度差，就能保持电子的流动，在半导体两端就会形成电位差。温差发电元件主要在面内方向，即平行于柔性基体1端面的方向进行传热，以其外围高温及中心低温之间形成的温差进行热自供电。液态金属6凭借其液态的特质进一步提高了柔性基体1的可塑性，可以贴附于各种不规则平面。

具体地，如图3、图4所示，温差发电元件包括P型热电颗粒7以及N型热电颗粒8；P型热电颗粒7与N型热电颗粒8间隔分布且通过液态金属6串联。P型热电颗粒7相当于电源的正极，N型热电颗粒8相当于电源的负极，正负两极通过液态金属6连接，若干组P型热电颗粒7和N型热电颗粒8串联共同构成温差发电元件，P型热电颗粒7和N型热电颗粒8为两种不同类型的半导体，其电子流动方向具有单向性，在温差的作用下电子沿温差的方向流动形成电位差。

更具体地，如图5所示，散热装置2呈中空的柱状结构，外周周向分布有若干翅片9。散热装置2整体呈圆柱形，内部为中空结构，贯穿顶底两面；散热装置2的外壁周向分布有若干用于增强散热效果的翅片9，散热装置2可采用传热性能较好的金属制作，将柔性基体1中心位置的热量通过翅片9散发到空气中，以降低柔性基体1中心位置的温度，使中心位置与外围形成温差，进而利用温差发电元件的性质进行发电。

相邻两个翅片9之间的间隙设有凸起结构10。位于相邻两个翅片9之间的间隙中设置凸起结构10有利于增加散热面积，提高散热效率。增加散热装置2与空气的接触面积可以快速将热量散发出去。凸起结构安装在翅片的侧面，位于两相邻翅片之间的间隙内，在空气压力不变的情况下，缝隙截面面积越小，缝隙的压强越大，因此，经过缝隙的空气会加速，从而达到快速将热量散发出去的效果。

进一步地，散热装置2内设有用于安装高集成电源管理电路板4且与高集成电源管理电路板4尺寸相匹配的安装腔；散热装置的端部设有可拆卸的端盖3。高集成电源管理电路板4的形状与安装腔的形状相匹配，将高集成电源管理电路板4固定在安装腔内，并用端盖3进行遮挡，避免灰尘等物质进入安装腔内，在高集成电源管理电路板4的表面形成积尘，影响高集成电源管理电路板4的正常工作，增加工作人员清理的难度。当该自供电云监测装置安装于户外的玻璃幕墙上时，端盖3可以阻挡雨水浸湿高集成电源管理电路板4导致短路，能够起到保护装置电子元器件的作用。

具体地，热供电组件设有用于装配散热装置2的凹槽5，凹槽5形状大小与散热装置2相匹配。热供电组件的柔性基体1上设有用于安装散热装置2的凹槽5，凹槽5的壁面靠近温差发电元件的冷端，散热装置2安装在凹槽5内时其外壁与凹槽5的内壁抵接，能够将凹槽5内的热量通过散热装置2及时散发至装置外，增大温差发电元件冷端和热端的温差以提高发电效率。同时，设置凹槽5有利于散热装置2的安装，凹槽5的开口大小与散热装置2的大小相匹配，提高散热装置2安装的便捷性。

更加具体地，凹槽5内壁设有用于卡紧散热装置2的卡扣，散热装置2底部设有与卡扣相配合的卡合部。凹槽5的内壁设有卡扣，散热装置2的外壁设有卡槽作为卡合部，安装时，将散热装置2对准凹槽5，卡扣与卡槽的开口相对应，将卡扣卡入卡槽的开口后旋转散热装置2，使卡扣滑入卡槽内并卡紧在宽度逐渐缩小的卡槽内，形成稳定的连接。可拆卸的散热装置2有利于更换时的拆装，通过简单的操作即可更换新的散热装置2，提高了维护的效率。

实施例2

本实施例提供了一种供电模块及云监测装置，在实施例1的基础上，散热装置2的内腔还设有散热风扇。

散热装置2的内腔安装散热风扇能够进一步提高散热效率，增强散热效果。在风扇的作用下，散热装置2的内腔空气流动效果得到改善，部分热量被风扇带出。在散热风扇与翅片9的共同作用下，散热装置2的散热效果得到增强，温差发电元件两端的温差得以增大，因此，温差发电元件的发电效率也会得以提升。其中，散热风扇所消耗的能量应小于温差发电元件锁产生的能量，在能保证有足够能量供给的前提下选用小功率散热风扇，并且散热风扇并非持续作业，当温度较高时通过散热翅片9难以将热量及时散发的情况下才启动散热风扇；进一步地，可以设置温度传感器与散热风扇的开关连接，设置散热风扇的启动温度阈值，当温度传感器检测到当前的温度达到温度阈值时，则控制散热风扇启动，当环境温度低于温度阈值时，则控制散热风扇停止工作，减少能源的消耗。

实施例3

本实施例提供了一种供电模块及云监测装置，在实施例1或实施例2的基础上，高集成电源管理电路板4线路连接有用于储存电能的电能储存装置。

高集成电源管理电路板4连接有用于储存电能的电能储存装置，其中，电能储存装置为超级电容，通过热供电组件利用环境温度差发电，将其低品位的电能通过高集成电源管理电路板4进行升压稳压处理后形成高品位的电储存在超级电容中，同时该高集成电源管理电路板4设有过充保护，当输入电压上升至保护值时，就会切断电池与充电器的连接，防止设备存在因过充导致的安全隐患，从而实现充电、储电一体化的功能。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供电模块，其特征在于：包括热供电组件以及用于升压稳压储能的高集成电源管理电路板(4)；所述热供电组件与所述高集成电源管理电路板(4)电连接；

所述热供电组件包括柔性基体(1)以及若干温差发电元件，若干所述温差发电元件周向分布于所述柔性基体(1)内；所述柔性基体(1)中心处设有散热装置(2)；

所述温差发电元件包括相连接的P型热电颗粒(7)以及N型热电颗粒(8)，靠近所述散热装置(2)的一端为冷端，远离所述散热装置(2)一端为热端；

所述P型热电颗粒(7)以及N型热电颗粒(8)分别连接所述高集成电源管理电路板(4)的正极和负极。

2.根据权利要求1所述供电模块，其特征在于：所述P型热电颗粒(7)与N型热电颗粒(8)相平行且周向间隔分布，通过金属片串联。

3.根据权利要求1所述供电模块，其特征在于：所述P型热电颗粒(7)与N型热电颗粒(8)相平行且周向间隔分布，通过液态金属(6)串联。

4.根据权利要求1所述供电模块，其特征在于：所述散热装置(2)呈中空的柱状结构，外壁周向安装有若干翅片(9)。

5.根据权利要求4所述供电模块，其特征在于：相邻两个所述翅片(9)之间的间隙设有凸起结构(10)。

6.根据权利要求1所述供电模块，其特征在于：所述散热装置(2)内设有用于安装所述高集成电源管理电路板(4)且与所述高集成电源管理电路板(4)尺寸相匹配的安装腔；所述散热装置(2)的端部设有可拆卸的端盖(3)。

7.根据权利要求1所述供电模块，其特征在于：所述热供电组件设有用于装配所述散热装置(2)的凹槽(5)，所述凹槽(5)形状大小与所述散热装置(2)相匹配。

8.根据权利要求7所述供电模块，其特征在于：所述凹槽(5)内壁设有用于卡紧所述散热装置(2)的卡扣，所述散热装置(2)底部设有与所述卡扣相配合的卡合部。

9.根据权利要求1所述供电模块，其特征在于：所述高集成电源管理电路板(4)线路连接有用于储存电能的电能储存装置。

10.一种云监测装置，其特征在于，包括云监测模块以及如权利要求1至9任一项所述的供电模块；所述云监测模块包括若干用于监测周围环境的传感器以及用于传输所述传感器监测信号的无线传输模块，若干所述传感器与所述无线传输模块线路连接，所述云监测模块与所述供电模块电连接。