專利名稱：一種用于野外數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)的供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種用于野外數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)的供電裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于野外數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)的供電裝置，尤其涉及一種太陽 能及鋰離子電池的應(yīng)用裝置，屬于能源利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國家各級水利、農(nóng)、林等主管部門根據(jù)各級業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，建設(shè)了或需要 建設(shè)大量的野外信息數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)，而這些信息數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)大多是處于野外偏 僻的地方，比如水文系統(tǒng)的雨量監(jiān)測系統(tǒng)、雨量水位監(jiān)測系統(tǒng)，生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的地下水監(jiān)測 系統(tǒng)等，這些信息數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)的共同特點均是利用先進(jìn)的通訊技術(shù)、控制技術(shù)、智能 采集技術(shù)組成的一個自動信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由若干的電子設(shè)備組成，環(huán)境惡劣、無人值 守、交通不便、無市電接電。為此，目前給這些信息數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)的供電一般采用太陽 能浮充蓄電池的方式。太陽能浮充蓄電池的方式供電雖然可解決上述野外數(shù)據(jù)信息采集 系統(tǒng)的供電問題，但是也存在以下缺點或問題(1)由于太陽能浮充蓄電池的供電方式中 采用的蓄電池一般為鉛酸蓄電池，該蓄電池最大的一個缺點就是體積大、重量大，比如一個 65AH的蓄電池重量達(dá)32kg，體積為410 X 180 X 210mm，而且正負(fù)兩端接線極裸露在外面，在 惡劣的環(huán)境條件下容易氧化導(dǎo)致供電接觸不良或短路發(fā)生，對采集系統(tǒng)造成供電不穩(wěn)定甚 至損害。(2)采用太陽能浮充蓄電池的供電方式時還需另一個單獨的設(shè)備——充電控制器， 該設(shè)備分別與太陽能電池板和蓄電池連接，并輸出一個負(fù)載給數(shù)據(jù)采集電子設(shè)備供電，該 設(shè)備的接線端子也是裸露在外，同時目前的充電控制器的功能只有充放電控制功能，不能 對電池進(jìn)行任何的監(jiān)測與管理，比如，不能對電池的電壓、電量進(jìn)行監(jiān)控，也不能對電池的 充放電狀態(tài)進(jìn)行提示等，至使遠(yuǎn)程的管理人員無法對野外的信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行有效電 池管理，而對野外自動采集系統(tǒng)的管理最重要的一點就是對野外的供電進(jìn)行管理，比如數(shù) 據(jù)中斷時遠(yuǎn)程無法判斷是通信問題還是采集電子設(shè)備問題或者還是供電問題，以致無法實 現(xiàn)有效的遠(yuǎn)程對采集系統(tǒng)的診斷與管理，增加了系統(tǒng)維護(hù)的困難。(3)目前的太陽能浮充蓄 電池的供電方式主要由太陽能電池板、蓄電池和充電控制器組成，在安裝時，太陽能電池板 一般采用立桿安裝，而蓄電池和充電控制器的安裝一般根據(jù)現(xiàn)場具體情況先自制蓄電池和 充電控制器的安裝箱，并采用立桿懸掛或者另建安裝平臺的安裝方式，不管采用哪種安裝 方式，均需額外的大體積的蓄電池和充電控制器的安裝箱及安裝平臺，導(dǎo)致安裝困難大、安 裝成本高?？傊壳暗囊巴鈹?shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)采用的太陽能浮充蓄電池的供電方式主要存 在著安裝困難大、安裝成本高、供電不穩(wěn)定、無法遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理、野外適應(yīng)性低等缺點。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型旨在提供一種體積小、結(jié)構(gòu)較簡單、安裝方便、供電穩(wěn)定、可有效進(jìn)行 遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理、兼容性高、野外適應(yīng)性強(qiáng)的野外數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)的供電裝置。所述的野外數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)的供電裝置，由密封集成安裝在密封外殼里的大容量鋰離子電池、充放電控制板、電池管理板和電壓轉(zhuǎn)換板以及外部的太陽能電池板組成。在一個優(yōu)選的實施例中，所述的密封外殼的大小與鋰離子電池的尺寸相匹配。密 封外殼上有太陽能電池板接線端子、數(shù)據(jù)采集儀或其他負(fù)載接線端子和電池管理信號線接 線端子。所述的接線端子均采用防水的航空接頭。在一個進(jìn)一步優(yōu)選的實施例中，所述的充放電控制板有四個接線柱，一是與太陽 能電池板接線端子連線，二是與鋰離子電池連線，三是與電池管理板連線，四是與電壓轉(zhuǎn)換 板連線。在另一個進(jìn)一步優(yōu)選的實施例中，所述的電池管理板有兩個接線柱，一是與充放 電控制板連線，二是與電池管理信號線接線端子連線，并通過電池信息通信線纜與數(shù)據(jù)采 集儀連接。在另一個進(jìn)一步優(yōu)選的實施例中，所述的電壓轉(zhuǎn)換板有兩個接線柱，一是與充放 電控制板連線，一是與數(shù)據(jù)采集器或其他負(fù)載接線端子連線。本實用新型所述的供電裝置各部件的功能說明如下(1)充放電控制板處于整個供電裝置的中心位置，具有對鋰離子電池的過充保護(hù)、 過放保護(hù)、過流保護(hù)、過溫保護(hù)、短路保護(hù)等功能，其中過溫保護(hù)還包括充電低溫保護(hù)、充 電高溫保護(hù)、放電高溫保護(hù)等功能，從而可有效的延長鋰離子電池的使用壽命。(2)電池管理板起著對整個供電裝置的信息的管理作用，主要表現(xiàn)在具有監(jiān)測、存 儲、通訊等三種功能。其中，監(jiān)測功能實時檢測鋰離子電池的電壓、溫度、工作電流(包括 充電和放電)等功能；處理功能可以把檢測到的電池數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成有數(shù)據(jù)結(jié)果，比 如電池電壓、電池電流、電池剩余容量、充放電狀態(tài)、充放電次數(shù)等，并對上述數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行 存儲；通訊功能通過信號線可將上述存儲的數(shù)據(jù)發(fā)送給外部“索要”的主機(jī)(數(shù)據(jù)采集器 或調(diào)試機(jī))。(3)電壓轉(zhuǎn)換板起著對整個供電裝置的適應(yīng)性供電作用，可根據(jù)外接數(shù)據(jù)采集儀 或其他負(fù)載所需供電電壓的要求，可方便進(jìn)行電壓的轉(zhuǎn)換，以滿足外接數(shù)據(jù)采集儀或其他 負(fù)載供電的需要，提高系統(tǒng)的兼容性。(4)大容量鋰離子電池是整個供電裝置的儲能設(shè)備和供能設(shè)備，既可在外部(太 陽能)供電不足的情況下對數(shù)據(jù)采集儀或其他負(fù)載提供電能，也可在外部(太陽能)供電 充足的情況下對自身進(jìn)行充電蓄能。
0015](5)太陽能電池板是整個供電裝置的外接電源，將太能陽轉(zhuǎn)換成電能，既給數(shù)據(jù)采 集儀或其他負(fù)載供電，也對鋰離子電池充電。(6)密封外殼是整個供電裝置的保護(hù)殼，充放電控制板、電池管理板、電壓轉(zhuǎn)換板 和鋰離子電池等均是有序的集成安裝在密封外殼內(nèi)，既可使整個供電裝置壓縮集成在一個 小體積的外殼里面，又可有效提高整個供電裝置在惡劣的野外環(huán)境中適應(yīng)性。本實用新型所述的供電裝置具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、供電穩(wěn)定、可有效 進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理、兼容性高、野外適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點，具體表現(xiàn)在以下方面(1)本實用新型所述的供電裝置采用小體積、輕重量的鋰離子電池代替大體積、大 重量的鉛酸蓄電池，相同容量的兩種電池，鋰離子電池的體積僅為蓄電池的1/10，重量為 1/12，同時將外置的充電控制器制成充放電控制板，并將電池與充放電控制板全集成安裝 到了一個小體積的密封外殼里，這樣安裝時只有太陽能電池板在外面，沒有了裸露在外的接頭，避免了在惡劣的野外環(huán)境對接線端子造成氧化而導(dǎo)致接觸不良或短路發(fā)生，提高了 供電裝置在野外的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，同時也降低了在野外的安裝難度和安裝成本。(2)本實用新型比原太陽能浮充蓄電池供電方式增加了電池管理電路板，使本供 電裝置具有對電池電量、電壓、溫度、電流及充放電狀況進(jìn)行實時監(jiān)測、處理和通訊功能，可 將上述電池的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲并可通過采集系統(tǒng)的通信設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，為遠(yuǎn)程對野 外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行有效供電監(jiān)控、故障診斷與管理提供可能。(3)本實用新型比原太陽能浮充蓄電池供電方式增加了電壓轉(zhuǎn)換板，使本供電裝 置具有對電池輸出電壓進(jìn)行提升或降低的功能，以滿足外接數(shù)據(jù)采集設(shè)備和其他負(fù)載所需 的不同的供電電壓的要求。本供電裝置具有較高的供電電壓選擇范圍，降低了野外數(shù)據(jù)信 息采集系統(tǒng)對所有采集設(shè)備要求統(tǒng)一供電電壓的限制，擴(kuò)大了系統(tǒng)的兼容性。

圖1為供電裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1、密封外殼；2、大容量鋰離子電池；3、充放電控制板；4、電池管理板；5、電 壓轉(zhuǎn)換板；6、太陽能電池板；7、數(shù)據(jù)采集儀或其他負(fù)載；8、太陽能電池板接線端子；9、數(shù)據(jù) 采集儀或其他負(fù)載接線端子；10、電池管理信號線接線端子；11、電池信息通信線纜。
具體實施方式如圖1所示，本實用新型所述的供電裝置，由密封集成安裝在密封外殼1里的大容 量鋰離子電池2、充放電控制板3、電池管理板4和電壓轉(zhuǎn)換板5以及外部的太陽能電池板 6組成。密封外殼1的大小與鋰離子電池2的尺寸大小相匹配。密封外殼1上有太陽能電 池板接線端子8、數(shù)據(jù)采集儀或其他負(fù)載接線端子9和電池管理信號線接線端子10，所有的 接線端子均采用防水的航空接頭。此外，密封外殼里的充放電控制板3有四個接線柱，一是與太陽能電池板接線端 子8連線，二是與鋰離子電池2連線，三是與電池管理板4連線，四是與電壓轉(zhuǎn)換板5連線； 電池管理板4有兩個接線柱，一是與充放電控制板3連線，二是與電池管理信號線接線端子 10連線；電壓轉(zhuǎn)換板5有兩個接線柱，一是與充放電控制板3連線，一是與數(shù)據(jù)采集器或其 他負(fù)載接線端子9連線。本實用新型所述的供電裝置安裝時，只需將太陽能電池板6立桿安裝，并將太陽 能電池板6的電纜線與的太陽能電池板接線端子8相連，根據(jù)數(shù)據(jù)采集儀或其他負(fù)載7的 供電電壓要求在電壓轉(zhuǎn)換板5上進(jìn)行供電電壓調(diào)整，并通過數(shù)據(jù)采集儀或其他負(fù)載接線端 子9與數(shù)據(jù)采集儀或其他負(fù)載7連線供電，同時將電池管理信號線接線端子10通過電池信 息通信線纜11將電池管理板4內(nèi)關(guān)于電池管理信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集儀7與其他數(shù)據(jù)信息 一并向遠(yuǎn)程管理站傳輸。
權(quán)利要求一種用于野外數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)的供電裝置，其特征在于所述的供電裝置由密封集成安裝在密封外殼(1)里的大容量鋰離子電池(2)、充放電控制板(3)、電池管理板(4)和電壓轉(zhuǎn)換板(5)以及外部的太陽能電池板(6)組成。
2.如權(quán)利要求1所述的供電裝置，其特征在于所述的密封外殼(1)的大小密封外殼的 大小與鋰離子電池(2)的尺寸相匹配，密封外殼(1)上有太陽能電池板接線端子(8)、數(shù)據(jù) 采集儀或其他負(fù)載接線端子(9)和電池管理信號線接線端子(10)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的供電裝置，其特征在于所述的接線端子(8、9、10)為防水的 航空接頭。
4.如權(quán)利要求1所述的供電裝置，其特征在于所述的密封外殼(1)里的充放電控制板 ⑶有四個接線柱，一是與太陽能電池板接線端子⑶連線，二是與鋰離子電池⑵連線，三 是與電池管理板⑷連線，四是與電壓轉(zhuǎn)換板(5)連線。
5.如權(quán)利要求1所述的供電裝置，其特征在于所述的密封外殼(1)里的電池管理板 ⑷有兩個接線柱，一是與充放電控制板⑶連線，二是與電池管理信號線接線端子(10)連 線，并通過電池信息通信線纜(11)與數(shù)據(jù)采集儀(7)連接。
6.如權(quán)利要求1所述的供電裝置，其特征在于所述的密封外殼(1)里的電壓轉(zhuǎn)換板 (5)有兩個接線柱，一是與充放電控制板(3)連線，一是與數(shù)據(jù)采集器或其他負(fù)載接線端子 (9)連線。
專利摘要本實用新型涉及一種用于野外數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)的供電裝置，尤其涉及一種太陽能及鋰離子電池的應(yīng)用裝置，屬于能源利用技術(shù)領(lǐng)域。一種用于野外數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)的供電裝置，所述的供電裝置由密封集成安裝在密封外殼里的大容量鋰離子電池、充放電控制板、電池管理板和電壓轉(zhuǎn)換板以及外部的太陽能電池板組成。本實用新型所述的供電裝置具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、供電穩(wěn)定、可有效進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理、兼容性高、野外適應(yīng)性強(qiáng)等特點。
文檔編號H02J7/00GK201663459SQ20102002050
公開日2010年12月1日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者廖德兵 申請人:廖德兵