一种基于升压电路的环境实时监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于升压电路的环境实时监控系统，包含监控中心、无线通信网络、和由多个用于检测环境参数的传感器节点组成的无线传感器网络，所述传感器节点包含温湿度传感器、风速检测模块、模数转换模块、数据处理模块、数据存储模块、无线通信模块和电源模块，本发明专利技术以微型温差发电器作为能量源，以德州仪器公司的超低功耗能量管理芯片BQ25504作为DC‑DC升压变换器实现了可以从低至80mV的能量源采集能量，并利用外围电路实现对能量源的最大功率点跟踪控制，并结合能量缓冲器在必要时存储能量，然后通过MIC841N双电压比较器和TPS78001超低压差线性稳压器，实现了微型温差能量的有效采集和利用。

A real time monitoring system based on boost circuit

The invention discloses a real-time monitoring system of boost circuit based environment, including wireless sensor network monitoring center, wireless communication network, and for the detection of environmental parameters by multiple sensor nodes, the sensor node contains a temperature and humidity sensor, speed detection module, analog-to-digital conversion module, data processing module, data storage module the wireless communication module and power supply module, the invention uses micro thermoelectric generator as an energy source, with TI's ultra low power energy management chip BQ25504 as DC DC boost converter can realize energy source acquisition of energy from low to 80mV, and to achieve the maximum power point tracking control of energy source with peripheral circuit combined with energy, energy is stored in the buffer when necessary, and then through the MIC841N dual voltage comparator and TPS78001 ultra low dropout The linear voltage regulator realizes the effective collection and utilization of the micro temperature difference energy.

【技术实现步骤摘要】
一种基于升压电路的环境实时监控系统
本专利技术属于智能监控领域，尤其涉及一种基于升压电路的环境实时监控系统。
技术介绍
目前，环境温度的精确监测与管理对于提高环境控制精度、节约能源及促进生产有着重要的作用。目前我国环境监测系统匮乏，即便是有，往往采用一些生物检测法，布线检测法严重浪费能源，由不同位置的各项参数往往都不均匀和不同的，所以需要采集多个不同点的温度值进行综合评判，目前的大多数温度监测系统都不能有效地覆盖整个社区，难以实现各个参数的统一性。随着科技的发展，无线传感器网络技术已经渗透到人类生产和生活的方方面面。无线通信网已经逐步发展到能为任何人和物件之间随时、随地通信的物联网，网络的规模极速扩大，但与此同时物联网的总体的稳定性和可持续发展问题也越来越突出。与此同时，为了满足人类生活的需要，越来越多的传感器需要被安放在人迹罕至或者环境恶劣的地区，这些地区恶劣的环境决定了人们无法使用化学电池为无线传感器节点供电，因为在这些地区更换化学电池往往是一件不太可能的事情。正因为这些原因，本专利技术才想到采用可再生能源为无线通信节点供能来解决这些问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
的不足提供了一种基于升压电路的环境实时监控系统。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种基于升压电路的环境实时监控系统，包含监控中心、无线通信网络、和由多个用于检测环境参数的传感器节点组成的无线传感器网络，所述传感器节点通过无线通信网络连接监控中心，所述传感器节点包含温湿度传感器、风速检测模块、模数转换模块、数据处理模块、数据存储模块、无线通信模块和电源模块；所述温湿度传感器和风速检测模块分别通过模数转换模块连接数据处理模块，所述数据存储模块、无线通信模块和电源模块分别与数据处理模块连接；所述电源模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容的输入端连接在升压电路和稳压器之间，所述升压电路包含变换器、电感、稳压管、第一电解电容、第二电解电容、第一电阻和第二电阻，第一电解电容的正极分别连接电感的一端和电能输出接口的输出端，电感的另一端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接稳压管的正极和变换器的输入端，稳压管的负极分别连接第二电解电容的正极、变换器的输出端和开关的常闭端，开关的活动端与第二电阻串联后与充电电路连接，第一电解电容的负极、第二电解电容的负极、变换器的接地端与地连接。作为本专利技术一种基于升压电路的环境实时监控系统的进一步优选方案，所述监控中心包含控制器模块以及分别与其连接的显示模块、无线射频接收器和报警模块。作为本专利技术一种基于升压电路的环境实时监控系统的进一步优选方案，所述温湿度传感器采用芯片型号为HTU21D的温湿度传感器。作为本专利技术一种基于升压电路的环境实时监控系统的进一步优选方案，所述无线通信模块包含单片机以及与其连接的无线射频发射器。作为本专利技术一种基于升压电路的环境实时监控系统的进一步优选方案，所述数据处理模块采用芯片型号为SPCE061A的微处理器。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本专利技术采用芯片型号为HTU21D的温湿度传感器组成的无线传感器网路实时采集社区环境的温湿度参数，其具有价格低廉、体积小、组网方便、灵活等特点，将无线传感器网络引入社区环境监测系统，充分发挥无线传感器网络的优点，通过实时对环境的监测给社区居民提供方便；2、本专利技术采用了高性能的微处理器SPCE061A为核心实现了一种智能建筑的网络化消防报警监控系统，经过实际测试，该系统具有较强的网络通信能力、高实时性、通信快速可靠的特点，具有很高的实用价值；3、本专利技术以微型温差发电器作为能量源，以德州仪器公司的超低功耗能量管理芯片BQ25504作为DC-DC升压变换器实现了可以从低至80mV的能量源采集能量，并利用外围电路实现对能量源的最大功率点跟踪控制，并结合能量缓冲器在必要时存储能量，然后通过MIC841N双电压比较器和TPS78001超低压差线性稳压器，实现了微型温差能量的有效采集和利用。附图说明图1是本专利技术的系统结构原理图；图2是本专利技术传感器节点的结构原理图；图3是本专利技术传感器节点电源模块结构图；图4是本专利技术传感器节点电源模块升压电路电路图。具体实施方式下面对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：如图1所示，本专利技术设计一种基于升压电路的环境实时监控系统，包含监控中心、无线通信网络、和由多个用于检测环境参数的传感器节点组成的无线传感器网络，所述传感器节点通过无线通信网络连接监控中心，本专利技术通过无线传感器网络对社区环境的各项参数进行实时检测，更好的为社区服务，无线传感器网路实时采集社区环境的温湿度参数，其具有价格低廉、体积小、组网方便、灵活等特点，将无线传感器网络引入社区环境监测系统，充分发挥无线传感器网络的优点，通过实时对环境的监测给社区居民提供方便。如图2所示，所述传感器节点包含温湿度传感器、风速检测模块、模数转换模块、数据处理模块、数据存储模块、无线通信模块和电源模块；所述温湿度传感器和风速检测模块分别通过模数转换模块连接数据处理模块，所述数据存储模块、无线通信模块和电源模块分别与数据处理模块连接；本专利技术采用芯片型号为HTU21D的温湿度传感器组成的无线传感器网路实时采集社区环境的温湿度参数，其具有价格低廉、体积小、组网方便、灵活等特点，将无线传感器网络引入社区环境监测系统，充分发挥无线传感器网络的优点，通过实时对环境的监测给社区居民提供方便。如图3所示，所述电源模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容的输入端连接在升压电路和稳压器之间。如图4所示，所述升压电路包含变换器、电感、稳压管、第一电解电容、第二电解电容、第一电阻和第二电阻，第一电解电容的正极分别连接电感的一端和电能输出接口的输出端，电感的另一端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接稳压管的正极和变换器的输入端，稳压管的负极分别连接第二电解电容的正极、变换器的输出端和开关的常闭端，开关的活动端与第二电阻串联后与充电电路连接，第一电解电容的负极、第二电解电容的负极、变换器的接地端与地连接。本专利技术以微型温差发电器作为能量源，以德州仪器公司的超低功耗能量管理芯片BQ25504作为DC-DC升压变换器实现了可以从低至80mV的能量源采集能量，并利用外围电路实现对能量源的最大功率点跟踪控制，并结合能量缓冲器在必要时存储能量，然后通过MIC841N双电压比较器和TPS78001超低压差线性稳压器，实现了微型温差能量的有效采集和利用。微型温差发电器供电的无线传感器网络节点的发射端结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于升压电路的环境实时监控系统，其特征在于：包含监控中心、无线通信网络、和由多个用于检测环境参数的传感器节点组成的无线传感器网络，所述传感器节点通过无线通信网络连接监控中心，所述传感器节点包含温湿度传感器、风速检测模块、模数转换模块、数据处理模块、数据存储模块、无线通信模块和电源模块；所述温湿度传感器和风速检测模块分别通过模数转换模块连接数据处理模块，所述数据存储模块、无线通信模块和电源模块分别与数据处理模块连接；所述电源模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容的输入端连接在升压电路和稳压器之间；所述升压电路包含变换器、电感、稳压管、第一电解电容、第二电解电容、第一电阻和第二电阻，第一电解电容的正极分别连接电感的一端和电能输出接口的输出端，电感的另一端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接稳压管的正极和变换器的输入端，稳压管的负极分别连接第二电解电容的正极、变换器的输出端和开关的常闭端，开关的活动端与第二电阻串联后与充电电路连接，第一电解电容的负极、第二电解电容的负极、变换器的接地端与地连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于升压电路的环境实时监控系统，其特征在于：包含监控中心、无线通信网络、和由多个用于检测环境参数的传感器节点组成的无线传感器网络，所述传感器节点通过无线通信网络连接监控中心，所述传感器节点包含温湿度传感器、风速检测模块、模数转换模块、数据处理模块、数据存储模块、无线通信模块和电源模块；所述温湿度传感器和风速检测模块分别通过模数转换模块连接数据处理模块，所述数据存储模块、无线通信模块和电源模块分别与数据处理模块连接；所述电源模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容的输入端连接在升压电路和稳压器之间；所述升压电路包含变换器、电感、稳压管、第一电解电容、第二电解电容、第一电阻和...

【专利技术属性】
技术研发人员：范磊，
申请(专利权)人：江苏智石科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32