專利名稱：一種適用于大氣環(huán)境感知節(jié)點的電源模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及大氣環(huán)境監(jiān)測設備技術領域，尤其涉及一種適用于大氣環(huán)境感知節(jié)點的電源模塊。
背景技術：
大氣環(huán)境監(jiān)測是對大氣環(huán)境中污染物的濃度,觀察、分析其變化和對環(huán)境影響的測定過程，中國規(guī)定的大氣質(zhì)量監(jiān)測項目有二氧化硫、氮氧化物、總懸浮顆粒物、一氧化碳和降塵。此外，還可根據(jù)區(qū)域大氣污染的不同特點，增加碳氫化合物、總氧化劑、可吸入顆粒物、二氧化氮、氟化物、鉛等特征污染物的監(jiān)測。另外，通常在實際進行布點采樣時，還將環(huán)境噪聲監(jiān)測與大氣環(huán)境監(jiān)測合并在一起作為一個節(jié)點進行監(jiān)測。目前，國內(nèi)市場上的大氣環(huán)境監(jiān)測設備大多只能監(jiān)測單一參數(shù)，在進行同時監(jiān)測多個大氣環(huán)境參數(shù)的綜合性監(jiān)測時，需多個設備協(xié)同工作，而這些設備的組成主要為一個環(huán)境監(jiān)測傳感器單元及數(shù)據(jù)處理單元，沒有相應的通信模塊，故此監(jiān)測方式大多為手持式或者現(xiàn)場檢測式，監(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)需要現(xiàn)場讀取或者后臺對應軟件讀取，無法遠程實時在線監(jiān)測。另外，物聯(lián)網(wǎng)技術是近些年得到大力推廣的新興技術，其定義為通過各種信息傳感設備，如傳感器、射頻識別(RFID)技術、全球定位系統(tǒng)、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個巨大網(wǎng)絡。其目的是實現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡的連接，方便識別、管理和控制。與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合是大氣環(huán)境監(jiān)測技術的發(fā)展趨勢，但目前尚無一種可應用在物聯(lián)網(wǎng)中的大氣環(huán)境感知節(jié)點，而更無一種適用于 這種大氣環(huán)境感知節(jié)點的電源模塊。

實用新型內(nèi)容本實用新型實施例的目的是針對現(xiàn)有技術的空白，提出一種適用于大氣環(huán)境感知節(jié)點的電源模塊，通過應用集成技術，把多個大氣環(huán)境監(jiān)測傳感器進行集成，并通過中央處理器與通信模塊相結(jié)合，構(gòu)建一種物聯(lián)網(wǎng)大氣環(huán)境感知節(jié)點，實現(xiàn)多個大氣環(huán)境參數(shù)的實現(xiàn)遠程實時在線監(jiān)測。為了達到上述實用新型目的，本實用新型實施例提出的一種適用于大氣環(huán)境感知節(jié)點的電源模塊是通過以下技術方案實現(xiàn)的:—種適用于大氣環(huán)境感知節(jié)點的電源模塊，所述大氣環(huán)境感知節(jié)點具有微處理器、傳感器和無線通訊模組，其特征在于:所述電源模塊包括蓄電池、連接市電的整流器、太陽能電池板以及與所述太陽能電池板連接的太陽能控制器，且所述整流器、太陽能控制器以及蓄電池均匯接在供電線路上，所述大氣環(huán)境感知節(jié)點中的各負載直接或間接的與所述供電線路電氣連接。所述整流器的浮充電壓小于或等于所述太陽能控制器的浮充電壓的下限，所述整流器的均充電壓等于所述太陽能控制器的均充電壓。所述電源模塊還包括串接在所述供電線路上的穩(wěn)壓電源模塊和過壓保護電路；所述太陽能控制器通過防反灌電路匯接到所述供電線路上，所述整流器通過反向逆止二極管匯接到所述供電線路上，所述太陽能電池板通過防反沖二極管與所述太陽能控制器連接。本實用新型所提出了一種適用于大氣環(huán)境感知節(jié)點的電源模塊，針對大氣環(huán)境感知節(jié)點在不同環(huán)境下的供電要求，提供了多種能源供給的結(jié)合方式，通過交直流互補，實現(xiàn)能源供給無縫連接。

通過
以下結(jié)合附圖對其示例性實施例進行的描述，本實用新型上述特征和優(yōu)點將會變得更加清楚和容易理解。圖1為本實用新型實施例整體原理示意圖；圖2為本實用新型實施例電源模塊部分的原理示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明，以便于同行業(yè)技術人員的理解:如圖1-2所示，標號分別表示:微處理器1、電源模塊2、無線通訊模組3、通用接口4。參見圖1-2，本實用新型實施例提出一種適用于大氣環(huán)境感知節(jié)點的電源模塊，所述節(jié)點主要由微處理 器1、多個通用接口、多個傳感器、無線通訊模組3以及為各負載提供電能的電源模塊2組成。其中:微處理器I選用ARM處理器或者DSP處理器。通用接口 4包括通用數(shù)字接口和通過AD轉(zhuǎn)換器與所述微處理器I連接的模擬接口兩種接口，分別用于和輸出信號為數(shù)字信號的傳感器以及輸出信號為模擬信號的傳感器連接。在本實施例的具體實施方式
中，傳感器包括氣體濃度傳感器、噪音傳感器以及粉塵濃度傳感器。微處理器I連接有20路AD轉(zhuǎn)換器，這20路AD轉(zhuǎn)換器各自形成有模擬接口，另外，還設計有與微處理器I連接的RS-232接口、RS-485接口、SPI接口以及I2C總線接口。傳感器包括氣體濃度傳感器、噪音傳感器以及粉塵濃度傳感器，16路AD轉(zhuǎn)換器用于連接氣體濃度傳感器(如CO，C02, N02等等)，實現(xiàn)16路氣體濃度傳感器的集成，而噪音傳感器以及粉塵濃度傳感器則根據(jù)其輸出信號以及輸出接口有選擇的安裝在另外4路AD轉(zhuǎn)換器以及各通用串行總線數(shù)字接口上，其它多余的接口作為冗余備用。其中，氣體濃度傳感器選用電化學傳感器探頭，把納安(na)級別的信號通過二級運算放大器共模反饋電路線性放大，放大電路中的反饋電路抑制信號傳輸過程過的非線性波動，穩(wěn)壓濾波電路減少用于穩(wěn)定電源電壓，濾除電源信號中噪聲，提高輸出信號的信噪t匕。最終整個氣體濃度傳感器模塊輸出4-20毫安(ma)的線性信號。無線通訊模組3包括分別與所述微處理器I雙向連接的wifi模塊、zigbee模塊和gprs模塊，這3種不同的通信模塊分別用于不同的通信環(huán)境中。系統(tǒng)上電初始化后先進通信環(huán)境檢測，根據(jù)wifi模塊、zigbee模塊、gprs模塊的信號強度信息,選擇當前環(huán)境下的通信方式。信號強度信息可通過RSSI檢測模電路檢測獲得。RSSI檢測模電路分別和wifi模塊、zigbee模塊、gprs模塊以及微控制器連接。所述電源模塊2主要由蓄電池、市電供電系統(tǒng)和太陽能供電系統(tǒng)三部分組成，其中市電供電系統(tǒng)為連接市電的整流器，優(yōu)選的采用高頻開關電源；太陽能供電系統(tǒng)由太陽能電池板和太陽能控制器相連接組成。所述太陽能控制器通過防反灌電路匯接到供電線路上，所述整流器通過反向逆止二極管匯接到供電線路上，所述太陽能電池板通過防反沖二極管與太陽能控制器連接。所述供電線路上還串接有穩(wěn)壓電源模塊和過壓保護電路，用來防止任一供電電源提供過高的電壓給電子元件。太陽能控制器的均充電壓設置在55.2V-56.4V，浮充電壓設置在53.6V-54.6V,整流器設置的浮充電壓值略低于太陽能控制器浮充電壓，如52V，整流器的均充電壓值等于太陽能控制器的浮充電壓。由上述結(jié)構(gòu)可知，電源模塊2的工作機理如下:①日照良好的情況下，由于太陽能供電系統(tǒng)的輸出電壓高于市電供電系統(tǒng)的輸出電壓，此時完全由太陽能系統(tǒng)為負載供電，并為蓄電池充電。②日照不充足或無日照，蓄電池組電壓會很快降至高頻開關電源設置的浮充電壓值。若此時市電正常，就轉(zhuǎn)到市電供電系統(tǒng)，由市電供電系統(tǒng)為負載供電，并為蓄電池充電。③日照不充足或無日照，同時又無市電的情況下，蓄電池組放電為負載提供電能。由此，太陽能供電系統(tǒng)和市電供電系統(tǒng)共同為蓄電池和負載提供電能。至于哪個系統(tǒng)輸出電流，取決于其輸出電壓相對于另一個系統(tǒng)的壓差。兩個系統(tǒng)的輸出電壓相等，則都輸出電流，且電流均分，太陽能供電系統(tǒng)的輸出電壓高于市電供電系統(tǒng)的輸出電壓，則太陽能供電系統(tǒng)頭輸出電流，反之亦然。由于太陽能電池具有防反沖二極管、太陽能控制器具有防反灌電路、高頻開關電源整流模塊具有反向逆止二極管，使得太陽能供電系統(tǒng)和市電供電系統(tǒng)的輸出電壓即使不相等也不會形成環(huán)流，損壞設備。
本實用新型所屬領域的一般技術人員可以理解，本實用新型以上實施例僅為本實用新型的優(yōu)選實施例之一，為篇幅限制，這里不能逐一列舉所有實施方式，任何可以體現(xiàn)本實用新型權(quán)利要求技術方案的實施，都在本實用新型的保護范圍內(nèi)。需要注意的是，以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施方式
僅限于此，在上述實施例的指導下，本領域技術人員可以在上述實施例的基礎上進行各種改進和變形，而這些改進或者變形落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種適用于大氣環(huán)境感知節(jié)點的電源模塊，所述大氣環(huán)境感知節(jié)點具有微處理器、傳感器和無線通訊模組，其特征在于:所述電源模塊包括蓄電池、連接市電的整流器、太陽能電池板以及與所述太陽能電池板連接的太陽能控制器，且所述整流器、太陽能控制器以及蓄電池均匯接在供電線路上，所述大氣環(huán)境感知節(jié)點中的各負載直接或間接的與所述供電線路電氣連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于大氣環(huán)境感知節(jié)點的電源模塊，其特征在于:所述整流器的浮充電壓小于或等于所述太陽能控制器的浮充電壓的下限，所述整流器的均充電壓等于所述太陽能控制器的均充電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于大氣環(huán)境感知節(jié)點的電源模塊，其特征在于:所述電源模塊還包括串接在所述供電線路上的穩(wěn)壓電源模塊和過壓保護電路；所述太陽能控制器通過防反灌電路匯接到所述供電線路上，所述整流器通過反向逆止二極管匯接到所述供電線路上，所述太陽能電·池板通過防反沖二極管與所述太陽能控制器連接。
專利摘要本實用新型涉及一種適用于大氣環(huán)境感知節(jié)點的電源模塊，所述大氣環(huán)境感知節(jié)點具有微處理器、傳感器和無線通訊模組，其特征在于所述電源模塊包括蓄電池、連接市電的整流器、太陽能電池板以及與所述太陽能電池板連接的太陽能控制器，且所述整流器、太陽能控制器以及蓄電池均匯接在供電線路上，所述負載直接或間接的與所述供電線路電氣連接。本實用新型所提出了一種適用于大氣環(huán)境感知節(jié)點的電源模塊，針對大氣環(huán)境感知節(jié)點在不同環(huán)境下的供電要求，提供了多種能源供給的結(jié)合方式，通過交直流互補，實現(xiàn)能源供給無縫連接。
文檔編號H02J7/00GK203151208SQ20122057650
公開日2013年8月21日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者倪亮亮, 江建榮, 曹帥, 李 瑞 申請人:上海鴻維物聯(lián)網(wǎng)技術工程有限公司, 上海鴻維信息技術有限公司