本发明专利技术提供一种利用能量收集技术的无线数据采集装置，至少包括：内置处理器的无线通信模块、本地采集模块、备用电池、主电源和电源切换模块；其中，所述无线通信模块通过所述电源切换模块分别与所述主电源和所述备用电池相连，所述无线通信模块还与所述主电源和本地采集模块直接相连；所述主电源为采用能量收集技术的主电池。本发明专利技术的利用能量收集技术的无线数据采集装置不仅可以保证在长达数年的设计寿命内，无线数据采集装置的备用电池的高可用性；还可以利用能量收集技术提高数据采集的密度，得到更多的信息，尤其是可以在被采集对象工作期间提高数据采集密度。
【技术实现步骤摘要】
一种利用能量收集技术的无线数据采集装置
本专利技术涉及一种无线数据采集装置，特别是涉及一种利用能量收集技术的无线数据采集装置。
技术介绍
随着物联网技术的不断发展，利用能量收集技术提供无线传感器电能的技术越来越普遍，常见的能量收集技术有机械压力、机械振动、太阳能、温度差等。国际标准化组织(International Organization for Standardization, ISO)和国际电工委员会(International Electrotechnical Commission IEC)更在2012年对能量收集技术的通信协议进行了标准化，提出了 IS0/IEC14543-3-10标准，通过缩短无线通信的帧长、使用专用的频段减少碰撞等技术，促使能量收集技术越来越成熟。作为物联网协议的一个重要分支，ZIGBEE联盟也推出了具有新型绿色电能(Green Power)功能的免电池选项协议。现有技术中，电能量采集系统所处的环境是有电能的，但电能量采集系统所处的电气环境通常是220V/380V/10KV甚至更高压的环境，接线虽然可行，但对设备的电气安全和安装规范要求都很严格，这会增加设备的实际成本和安装成本。因此，采用非接触式电源可以使安装更方便和安全，这也是产品发展的一个重要方向。另外，电能量采集系统采集数据通常具有采集频度较高(分钟级)、保存时间长、数据完整可靠的特点，这对无线传感器的非接触式电源供给提出了挑战。无论是电池供电还是常见的能量收集技术都很难满足要求，这也是造成无线传感器网络技术在电能量采集系统中应用不是很普遍的一个重要原因。如果只采用电池给无线传感器或无线采集器供电，为保证常见的15分钟采集和通信一次、采集设备工作5年的需要，则需要巨大的电池，成本较高，体积也较大。现有的另一种技术可以采用电流互感器从被测的电缆上感应获取电能提供给无线传感器。由于电流互感器的变比是固定的，为保证电流互感器在被测电缆的电流工作范围内(例如O?200A)都能正常工作，则以电流互感器技术设计的电源必须设计一个最小工作的电流(例如1A，否则在最大电流时该电流互感器会在次级产生过高的电流，导致电源损坏)，这意味着以此电源供电的无线传感器在被测量对象轻载(电流小于1A)时无法工作。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种利用能量收集技术的无线数据采集装置，通过增加能量收集电源，并根据能量收集的速度动态调整采集周期，在保证采集系统长时间工作的基础上实现较高频度的数据采集。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种利用能量收集技术的无线数据采集装置，至少包括:内置处理器的无线通信模块、本地采集模块、备用电池、主电源和电源切换模块；其中，所述无线通信模块通过所述电源切换模块分别与所述主电源和所述备用电池相连，所述无线通信模块还与所述主电源和本地采集模块直接相连；所述主电源为采用能量收集技术的主电池；所述本地采集模块为本地通信驱动电路或能实现数据采集的传感器电路。根据上述的利用能量收集技术的无线数据采集装置，其中:所述无线通信模块用于与外部的数据集中装置进行通信。根据上述的利用能量收集技术的无线数据采集装置，其中:所述无线通信模块的内置处理器用于动态调整无线数据采集装置的采集频率。根据上述的利用能量收集技术的无线数据采集装置，其中:所述电源切换模块用于自动地将所述无线通信模块切换到所述主电源或所述备用电池上。根据上述的利用能量收集技术的无线数据采集装置，其中:所述电源切换模块由集成电路组成。根据上述的利用能量收集技术的无线数据采集装置，其中:所述无线通信模块与所述主电源直接相连，用于获取所述主电源的电量信息。根据上述的利用能量收集技术的无线数据采集装置，其中:所述主电源采用太阳能电源或电流互感器电源。根据上述的利用能量收集技术的无线数据采集装置，其中:所述备用电池能够满足无线数据采集装置在最小采集频率、最长寿命内可靠地进行工作。根据上述的利用能量收集技术的无线数据采集装置，其中:所述无线数据采集装置第一次上电工作时，采用所述备用电池以基础采集频率进行供电。如上所述，本专利技术的利用能量收集技术的无线数据采集装置，具有以下有益效果:(I)可以保证在长达数年的设计寿命内，无线数据采集装置的电池的高可用性；( 2 )可以利用能量收集技术提高数据采集的密度，得到更多的信息，尤其是可以在被采集对象工作期间提高数据采集密度。【附图说明】图1显示为本专利技术的利用能量收集技术的无线数据采集装置的结构示意图；图2显示为本专利技术中电源切换模块的一个优选实施例的电路结构示意图；图3显示为本专利技术的无线数据采集装置在数据采集过程中处于不同工作模式时的功率变化示意图；图4显示为本专利技术中调整采集频率fv的方法流程图；图5显示为本专利技术的利用能量收集技术的无线数据采集装置的应用示意图。元件标号说明1无线通信模块2电源切换模块 3主电源 4备用电池5本地采集模块【具体实施方式】以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂参照图1，本专利技术的利用能量收集技术的无线数据采集装置基于低功耗无线通信模块进行数据采集，其包含内置处理器的无线通信模块1、本地采集模块5、备用电池4、主电源3和电源切换模块2。其中，无线通信模块I通过电源切换模块2与主电源3和备用电池4相连，同时无线通信模块I还与主电源3直接相连，用于获取主电源3的电量信息；另外无线通信模块I还与本地采集模块5直接相连，用于获取电能量、能效、环境量等数据。其中，本地采集模块5为本地通信驱动电路或能实现数据采集的传感器电路。 无线数据采集装置和数据集中装置组成无线采集网络。单个无线数据采集装置可以实现数据的采集和存储，但无线数据采集装置还接受数据集中装置的管理，一个数据集中装置管理多个无线数据采集装置。具体地，无线通信模块I用于与外部的数据集中装置的无线通信模块进行通信。无线通信模块的内置处理器通常处于正常工作模式或休眠模式。内置处理器根据当前电源的连接状态信息Sp、以及主电源的剩余电量Qn+1、主电源的上次剩余电量Qn，动态调整无线数据采集装置的采集频率fv。其中9?和9?+1可以根据主电源的监测电压￥_计算得到。电源切换模块2根据主电源3和备用电池4的电压状况自动地将无线通信模块I切换到主电源3或备用电池4上，从而实现主电源和备用电池之间的自动切换。具体地，电源切换模块可以由集成电路组成，也可以由MOS管等独立元器件组成。图2即为采用集成电路LTC4414的电源切换模块的一个优选实施例。其中，Vmainjn为主电源，即能量收集电源；BT1为备用电池、Vout为电源输出。Vcc为无线通信模块的电源,它可以是Vou本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用能量收集技术的无线数据采集装置，其特征在于，至少包括：内置处理器的无线通信模块、本地采集模块、备用电池、主电源和电源切换模块；其中，所述无线通信模块通过所述电源切换模块分别与所述主电源和所述备用电池相连，所述无线通信模块还与所述主电源和本地采集模块直接相连；所述主电源为采用能量收集技术的主电池；所述本地采集模块为本地通信驱动电路或传感器电路。
【技术特征摘要】
1.一种利用能量收集技术的无线数据采集装置，其特征在于，至少包括:内置处理器的无线通信模块、本地采集模块、备用电池、主电源和电源切换模块；其中，所述无线通信模块通过所述电源切换模块分别与所述主电源和所述备用电池相连，所述无线通信模块还与所述主电源和本地采集模块直接相连；所述主电源为采用能量收集技术的主电池；所述本地采集模块为本地通信驱动电路或传感器电路。2.根据权利要求1所述的利用能量收集技术的无线数据采集装置，其特征在于:所述无线通信模块用于与外部的数据集中装置进行通信。3.根据权利要求1所述的利用能量收集技术的无线数据采集装置，其特征在于:所述无线通信模块的内置处理器用于动态调整无线数据采集装置的采集频率。4.根据权利要求1所述的利用能量收集技术的无线数据采集装置，其特征在于:所述电源切换模块用于自...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄东，
申请(专利权)人：上海华冠电子设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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