一种基于线路自取电的双模式智能传感器运行系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于线路自取电的双模式智能传感器运行系统，包括自取电模块、电源管理模块、数据采集模块和无线传输模块；自取电模块采集指定电流互感器的电流进行供电，以及对电源管理模块进行充电；电源管理模块用于接收电流对后备电源进行充电并控制充放电顺序；数据采集模块接收电流转变为稳定的供电电压以维持正常运行；无线传输模块将传感器采集数据信息发给远端服务器；系统可周期性进入四个模块都正常工作的普通模式和仅有自取电模块和电源管理模块正常工作的低功耗模式，且普通模式和低功耗模式在同一周期内交替工作。实施本发明专利技术，可在保证传感器运行系统供电稳定可靠的条件下，减少系统运行的电能损耗，达到系统长时间稳定运行目的。长时间稳定运行目的。长时间稳定运行目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于线路自取电的双模式智能传感器运行系统


[0001]本专利技术涉及智能传感器
，尤其涉及一种基于线路自取电的双模式智能传感器运行系统。

技术介绍

[0002]受电力物联网、智慧城市等强劲需求的推动，智能传感逐渐成为智能系统中的关键技术。智能传感技术通过底层设备对线路的电流、温度等基础变量进行测量，再利用无线通信网络对测量数据进行传输，同时结合大数据分析等手段，可以精准感知测量线路的运行状况，这对于提高电流监控水平，提升整个电力系统的运行稳定性具有重要意义。
[0003]智能电流互感器是智能传感技术的重要组成，相比于传统的电流互感器只有简单的电流测量，智能电流互感器集成多种功能，如温度采集，数据存储，无线通信等。同时在集成控制芯片技术的不断发展的背景下，智能电流互感器日趋集成化、微型化，提高了传感设备的安装便利性。但是电流互感器智能化功能的增加，使得传感器运行系统内部供电稳定性要求不断提高。采用线路直接连接传感器供电的方式虽然稳定，但受终端设备安装环境、安装数量等诸多限制，这种供电方式复杂度高，难以实现，而电流互感器取能技术采用电磁感应原理对线路进行感应取电，继而对传感器运行系统进行供电，符合智能化需求。
[0004]在现有的电流互感器取能技术方案中，大多采用电流互感器取能后经过电路处理供电的方案，申请公布号为CN110212787A的专利技术专利公开一种基于电流互感器的电能测量系统的供电电路及方法，采用电流互感器出线两端的输出电压经过电路处理后为电能测量系统供电，由于没有设计后备电源，在供电的可靠性方面有一定局限性。申请公布号为CN101888121A的专利技术专利提出一种架空线路的电流互感器取能与供电管理装置，利用电流互感器取能和后备电源双重供电的方式，克服了被测线路无电流通过时互感器无法在线取电的“工作盲区”，提高了运行稳定性。但该方案未考虑传感器自身的高功耗问题，在取电过程中减少传感器运行时的电能损耗，是进一步延长后备电源使用时间、提高系统运行可靠性的有效手段。申请公布号为CN111929493A的专利技术专利提出一种电流采集设备和电路监测系统方案，利用中央处理器低功耗模式减少电流采集设备的功耗，但是该方案中监测系统只采用电池供电的单一供电方式，不涉及自取电，运行过程中需要定期更换电池。
[0005]目前，智能电流互感器运行系统大多只考虑系统的供电可靠性或者系统运行的低能耗。因此，有必要提供一种全新的智能电流互感器运行系统，可以在保证传感器运行系统供电稳定可靠的条件下，减少系统运行的电能损耗，达到系统长时间稳定运行的目的。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种基于线路自取电的双模式智能传感器运行系统，可以在保证传感器运行系统供电稳定可靠的条件下，减少系统运行的电能损耗，达到系统长时间稳定运行的目的。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种基于线路自取电的双模式智能
传感器运行系统，包括自取电模块、电源管理模块、数据采集模块和无线传输模块；其中，
[0008]所述自取电模块包括电流互感器、取电电路和电容充放电控制电路；所述自取电模块用于通过所述取电电路采集所述电流互感器所形成的电流，进而对系统耗电元件进行供电，以及对所述电源管理模块进行充电，以保证系统后备电源电量充足；
[0009]所述电源管理模块包括充电电路、后备电源和电源管理芯片；所述电源管理模块用于在接收到所述自取电模块所采集的电流时，通过所述充电电路对所述后备电源进行充电，并且通过所述电源管理芯片控制所述后备电源的充放电顺序并对所述后备电源进行保护；
[0010]所述数据采集模块包括稳压芯片和工作电路；所述数据采集模块用于在接收到所述自取电模块所采集的电流时，通过所述稳压芯片转变为稳定的供电电压，以维持所述工作电路的正常运行；
[0011]所述无线传输模块包括控制器和无线传输电路；所述无线传输模块用于在接收到所述稳压芯片或所述后备电源提供的电压时，通过所述控制器控制所述无线传输电路将指定的采样传感器采集的数据信息按照指定协议发送给远端服务器；
[0012]其中，所述双模式智能传感器运行系统能在预设的同一周期内交替工作于普通模式和低功耗模式之间；所述普通模式为所述自取电模块、所述电源管理模块、所述数据采集模块和所述无线传输模块均正常工作的模式；所述低功耗模式为所述自取电模块和所述电源管理模块均正常工作，而所述数据采集模块和所述无线传输模块均无法正常工作的模式。
[0013]其中，所述电容充放电控制电路包括与预设的充放电电容相连的电容充电控制子模块；其中，
[0014]所述电容充电控制子模块，用于检测所述充放电电容的电压，当所述充放电电容的电压大于预设的检测设定电压时，通过控制开关管通断的方式停止对所述充放电电容的充电；或，
[0015]当所述充放电电容的电压小于所述预设的检测设定电压时，通过控制所述取电电路对所述充放电电容充电，实现所述充放电电容的电压稳定在所述检测设定电压的允许范围内。
[0016]其中，所述电容充电控制电路还包括与所述预设的充放电电容相连的电容放电控制子模块；其中，
[0017]所述电容放电控制子模块，用于在所述充放电电容的电压稳定在所述检测设定电压的允许范围，且所述后备电源电量充足时，控制所述充放电电容单独给系统的耗电元件供电；或，
[0018]在所述充放电电容的电压稳定在所述检测设定电压的允许范围，且所述后备电源电量不足时，控制所述充放电电容给所述后备电源供电，以保证所述后备电源的电量充足。
[0019]其中，所述电源管理芯片包括与所述后备电源相连的过充电控制子模块；其中，
[0020]所述过充电控制子模块，用于当所述后备电源正极端口电压高于预设的过充检测电压，并且持续时间达到或超过预设的过充电压检测时间时，控制所述后备电源进入过充模式，并切断所述后备电源与所述充放电电容的连接，使所述充放电电容停止给所述后备电源充电，并且断开所述后备电源与系统负载耗电元件的连接，由所述充放电电容单独供
电；或，
[0021]当所述后备电源正极端口电压降低到或低于预设的过充解除电压时，控制所述后备电源退出过充模式，让所述后备电源等待下次启用。
[0022]其中，所述电源管理芯片包括与所述后备电源相连的过放电控制子模块；其中，
[0023]所述过放电控制子模块，用于当所述充放电电容电量不足，且启用所述后备电源并处于正常放电时，若所述后备电源正极端口电压降低到或低于预设的过放检测电压，且持续时间达到或超过预设的过放电压检测时间之后，控制所述后备电源进入过放模式，切断所述后备电源和系统后续耗电元件的连接，让所述后备电源停止供电，进一步等待所述充放电电容重新给所述后备电源充电；或，
[0024]若当所述充放电电容电量不足，且所述充放电电容进行充电时，若所述后备电源正极端口电压升高到或超过预设的过放解除电压时，控制所述后备电源退出过放模式，让所述后备电源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于线路自取电的双模式智能传感器运行系统，其特征在于，包括自取电模块、电源管理模块、数据采集模块和无线传输模块；其中，所述自取电模块包括电流互感器、取电电路和电容充放电控制电路；所述自取电模块用于通过所述取电电路采集所述电流互感器所形成的电流，进而对系统耗电元件进行供电，以及对所述电源管理模块进行充电，以保证系统后备电源电量充足；所述电源管理模块包括充电电路、后备电源和电源管理芯片；所述电源管理模块用于在接收到所述自取电模块所采集的电流时，通过所述充电电路对所述后备电源进行充电，并且通过所述电源管理芯片控制所述后备电源的充放电顺序并对所述后备电源进行保护；所述数据采集模块包括稳压芯片和工作电路；所述数据采集模块用于在接收到所述自取电模块所采集的电流时，通过所述稳压芯片转变为稳定的供电电压，以维持所述工作电路的正常运行；所述无线传输模块包括控制器和无线传输电路；所述无线传输模块用于在接收到所述稳压芯片或所述后备电源提供的电压时，通过所述控制器控制所述无线传输电路将指定的采样传感器采集的数据信息按照指定协议发送给远端服务器；其中，所述双模式智能传感器运行系统能在预设的同一周期内交替工作于普通模式和低功耗模式之间；所述普通模式为所述自取电模块、所述电源管理模块、所述数据采集模块和所述无线传输模块均正常工作的模式；所述低功耗模式为所述自取电模块和所述电源管理模块均正常工作，而所述数据采集模块和所述无线传输模块均无法正常工作的模式。2.如权利要求1所述的基于线路自取电的双模式智能传感器运行系统，其特征在于，所述电容充放电控制电路包括与预设的充放电电容相连的电容充电控制子模块；其中，所述电容充电控制子模块，用于检测所述充放电电容的电压，当所述充放电电容的电压大于预设的检测设定电压时，通过控制开关管通断的方式停止对所述充放电电容的充电；或，当所述充放电电容的电压小于所述预设的检测设定电压时，通过控制所述取电电路对所述充放电电容充电，实现所述充放电电容的电压稳定在所述检测设定电压的允许范围内。3.如权利要求2所述的基于线路自取电的双模式智能传感器运行系统，其特征在于，所述电容充电控制电路还包括与所述预设的充放电电容相连的电容放电控制子模块；其中，所述电容放电控制子模块，用于在所述充放电电容的电压稳定在所述检测设定电压的允许范围，且所述后备电源电量充足时，控制所述充放电电容单独给系统的耗电元件供电；或，在所述充放电电容的电压稳定在所述检测设定电压的允许范围，且所述后备电源电量不足时，控制所述充放电电容给所述后备电源供电，以保证所述后备电源的电量充足。4.如权利要求3所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒亮，陈冲，钱祺，蔡子立，章上聪，
申请(专利权)人：温州大学乐清工业研究院，
类型：发明
国别省市：