一种自主式监测设备的能量利用方法技术

本发明专利技术提供了一种自主式监测设备的能量利用方法，步骤如下：通过控制模块获取监测设备的工作方式；通过充电管理模块检测监测设备中，用电部件的电能储存器的用电状况和用电标准；根据监测设备的工作方式，在监测设备不工作时停止其用电部件的供电，在预定时间达到后再恢复所述用电部件的供电，并在监测设备完成当前工作后，再次进入停止供电的步骤；在监测设备停止工作的期间，通过能量收集装置收集监测设备内的冗余电量，并在能量收集装置收集的电量达到预定量时，输送给电能储存器。本发明专利技术可对有限电力能源合理利用，最大限度的节省能量资源，保障设备的正常运行，并减少环境恶化，特别适合自主供电的无人值守式自动化电子设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及监控领域，特别是涉及一种长期运行的自主式监测设备的能量利用方法。
技术介绍
在电子自动化及物联网技术迅猛发展的今天，自动化监测设备几乎无处不在，并已经涉及到人们日常生活的方方面面，如视频监控、电力监控、工程领域的安全监测、人们可以佩带的血压计、定位仪、智能家居等。而且上述监测设备正以几何速率增长。监测设备不但要满足基本的稳定性和功能需求，而且需要长时间的工作，在长时间工作方面，如何提供持久、稳定的电量是一大难题。在户外自主供电的监测设备上，为保证监测设备的长时间稳定运行，往往配备了几倍于设备功耗的蓄电池和功率相当的太阳能电池板，这无形中造成了很大的能源浪费、增加了自动化监控成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种能量利用方法，以使自主式监测设备能够减少自身电量的浪费，并可回收电量为监测设备提供稳定的电量补充。特别地，本专利技术提供一种自主式监测设备的能量利用方法，包括如下步骤：步骤100，通过控制模块获取监测设备的工作方式；步骤200，通过充电管理模块检测所述监测设备中，用电部件的电能储存器的用电状况和用电标准；步骤300，根据所述监测设备的工作方式，在所述监测设备不工作时停止其用电部件的供电，在预定时间达到后再恢复所述用电部件的供电，并在所述监测设备完成当前工作后，再次进入停止供电的步骤；步骤400，在所述监测设备停止工作的期间，通过能量收集装置收集所述监测设备内的冗余电量，并在所述能量收集装置收集的电量达到预定量时，输送给所述电能储存器。在本专利技术的一个实施方式中，获取的所述监测设备的工作方式包括：用电部件的启动频率、每次启动时的工作时间，每次工作消耗的电量。在本专利技术的另一个实施方式中，所述供电装置的信息通过能量记录模块获取，信息的内容包括所述电能储存器一次供电消耗的供电量，和所述电能储存器当前的电量状态，以及经过能量收集装置补充后的电量状态。在本专利技术的另一个实施方式中，所述能量收集装置包括多个能量收集器，且每个所述能量收集器分别针对不同的电量收集对象。在本专利技术的另一个实施方式中，所述电量收集对象包括所述监测设备的电容阵列，以及由太阳能电池板、振动压电发电模块、热发电模块或风能发电模块构成的外部输入电源。在本专利技术的再一个实施方式中，各所述能量收集器通过多路触发开关向所述电能储存器充电，所述多路触发开关的输出端设置有功率开关，当所述多路触发开关中任意一个输入信号满足预定要求时，功率开关则接通。在本专利技术的又一个实施方式中，还包括电量预储备步骤，在所述功率开关的输出侧设置备用电能储存器，所述备用电能储存器接收所述能量收集器的电量，并在所述电能储存器的电压无法启动所述用电部件时，为其补充电量。在本专利技术的另一个实施方式中，所述控制模块包括MCU控制器和存储所述MCU控制器处理数据的FLASH存储器。在本专利技术的另一个实施方式中，还包括定时步骤，其通过定时控制器为所述控制模块提供预定时间点的中断信号。在本专利技术的一个实施方式中，所述定时控制器还接受意外中断条件下的触发信号，所述意外中断条件是指：当前监控对象在长时间积累后，其变化量达到监测设备需要启动的地步；或当前监控对象在监测设备的非监测时间点，突然出现突变状况，需要及时监测。本专利技术可对有限电力能源合理利用，最大限度的节省能量资源，保障设备的正常运行，并减少环境恶化，特别适合自主供电的无人值守式自动化电子设备。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的流程示意图；具体实施方式现有监测设备的一般远行规则是：当发现所监测的物理量发生改变时，即自动执行其固定的监测手段，或根据业务逻辑进行自动化控制，然后将收集的数据进行远传。显然，若被监测的物理量长时间没有变化时，重复的发送相同或相近的数据是没有意义的。本专利技术采用适时发送的管理模式：结合被监测物理量的变化总量及变化速率，当检测到的数值超出了预定的数值时才启动一次数据存储或远程发送。监测设备从功耗消耗上来分析，对电能消耗最大的是无线数据收发模块，平均约使用全部电能的80％以上，基于上述应用特点，本专利技术的适时启动管理模式可以适时关闭无线模块的功率开关，来节省用电量。当需要获取某种监测数据或实现某种功能时再接通无线模块的功率开关，完成操作后再断开功率开关。适时启动的总体思路是：当被测物理量处于无变化状态时，不断延长设备启动的时间间隔，当检测到被测物理量的变化量超出预定值或预定速率时恢复启动时长为一个较小的值。上述工作方式可视为“定时启动模式”，若监测设备所监测的物理量要求实时在线时，则监测设备不能断开电源，此时，上述方法同样适用，不同的是，此时调整的不再是整个监测设备的功率开关时间，而是监测设备本身对各模块的功率开关控制，通过不断调整对物理量的扫描频率，即可解决实时在线监测数据与设备功耗之间的矛盾。在监测设备是间断工作的基础上，在监测设备断电(或部分功能模块断电)时，其电路内尚有十分可观的电量，在断电期间，这些电量逐渐在PCB基板或潮湿的空气中流失，这些电量基本上存储于电路中的多个电容里，通过能量收集装置对这些电量回收，较没有应用此种技术的相同设备，对电能的利用显著，至少提高50％，大大延长了监测设备在有限能量下的工作时长。电容电量计算：C＝Q/U；C为电容单位，单位为F；Q为电量，单位库仑；U为电压，单位V。电容存储的电量：Q＝C*U；也可以用总功来表示：W＝1/2*CU2；经验估算，1F的电容所存储的电量，约等效于一个0.83mAH的电池。设电路中总的电容量约为：1000uF，则相当于0.80uAH，若扫描频率为5分钟，则一天中总的电容流失电量约为0.8uAH*300次＝2.4mAH的电池，可全天为设备提供0.1mA的电量，而以5分钟扫描一次、120分钟存储一次、24小时发送一次计算，设备平均电流消耗为0.08mA(忽略电容充电能量损失的理想状态)。前面所说的电容电量回收是一种100％理想回收的情况，实际应用中，可以将能够收集的能量按70％来计算，则回收与否导致的设备工作时长至少相差1倍，或可以说不进行电容电量回收是谈不上超低功耗的。具体地，如图1所示，本专利技术一个实施例的能量利用方法，包括如下步骤：步骤100，通过控制模块获取监测设备的工作方式。这里获取的监测设备的工作方式包括：该监测设备的用电部件的启动频率、每次启动时的工作时间，每次工作消耗的电量。一般情况下，即使是全自动监测设备也不是无时无刻保持数据更新的，尤其是永久性监测领域，人们只需要每隔一段时间获取一次数据即可，或者有“实时”获取的需求，但这种实时也是相对的，比如1秒次、1分钟一次甚至是1小时一次，电子设备的特点是，获取某物理量参数或输出某种控制信号，所用时间一般是极短的(ms级甚至是us、ns)，这样，在大部分时间里，可以让这些检测、控制电路处于断电状态，可以大幅度的提高有限电能的利用率，这即是本步骤的目的。步骤200，通过充电管理模块检测所述监测设备中，用电部件的电能储存器的用电状况和用电标准。本步骤需要了解当前监测设备的电能储存器本身的储存量是多少，一次启动用电部件需要的最低电量是多少，当前电能储存器的电量是多少，一次可以补充多少电量等信息，以根据上述信息确定管理整个监测设备的用电和充电方式。同时，充电管理模块还需要控制下述能量收集装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自主式监测设备的能量利用方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤100，通过控制模块获取监测设备的工作方式；步骤200，通过充电管理模块检测所述监测设备中，用电部件的电能储存器的用电状况和用电标准；步骤300，根据所述监测设备的工作方式，在所述监测设备不工作时停止其用电部件的供电，在预定时间达到后再恢复所述用电部件的供电，并在所述监测设备完成当前工作后，再次进入停止供电的步骤；步骤400，在所述监测设备停止工作的期间，通过能量收集装置收集所述监测设备内的冗余电量，并在所述能量收集装置收集的电量达到预定量时，输送给所述电能储存器。

【技术特征摘要】
1.一种自主式监测设备的能量利用方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤100，通过控制模块获取监测设备的工作方式；步骤200，通过充电管理模块检测所述监测设备中，用电部件的电能储存器的用电状况和用电标准；步骤300，根据所述监测设备的工作方式，在所述监测设备不工作时停止其用电部件的供电，在预定时间达到后再恢复所述用电部件的供电，并在所述监测设备完成当前工作后，再次进入停止供电的步骤；步骤400，在所述监测设备停止工作的期间，通过能量收集装置收集所述监测设备内的冗余电量，并在所述能量收集装置收集的电量达到预定量时，输送给所述电能储存器。2.根据权利要求1所述的能量利用方法，其特征在于，获取的所述监测设备的工作方式包括：用电部件的启动频率、每次启动时的工作时间，每次工作消耗的电量。3.根据权利要求1所述的能量利用方法，其特征在于，所述供电装置的信息通过能量记录模块获取，信息的内容包括所述电能储存器一次供电消耗的供电量，和所述电能储存器当前的电量状态，以及经过能量收集装置补充后的电量状态。4.根据权利要求1所述的能量利用方法，其特征在于，所述能量收集装置包括多个能量收集器，且每个所述能量收集器分别针对不同的电量收集对象。5.根据权利要求4所述的能量利用方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：许利凯，赵静，郑雪冰，
申请(专利权)人：河北稳控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13