[发明专利]一种基于电场取能的无源无线传感装置

说明书

本发明公开了一种基于电场取能的无源无线传感装置，包括能量采集器、能量管理单元以及通讯单元；能量采集器用于收集导线周围的电场能，能量管理单元用于将能量采集器收集的电场能存储与释放；能量管理单元包括整流模块、蓄能电容Cs、充放电控制电路、DC‑DC稳压模块、传感器与无线传输模块，传感器与无线传输模块用于环境信息采集以及无线发送数据；通讯单元用于将环境信息传输至数据后端。本发明工作于10KV‑35KV配网线路，该装置采用电场取能供电，不需要额外电池供能，能实现导线上电流与温度信息的采集以及无线传输，规避了电池供电方案寿命短、需经常替换、人力成本高等问题，提高了电网的智能化程度。

技术领域

本发明涉及传感装置领域，具体涉及一种基于电场取能的无源无线传感装置。

背景技术

配网是电网的重要组成部分，在电网中起着分配电能的作用，因此配网的状态监测对电网的正常运行有着重要作用，状态监测量主要为导线电流与温度，监测装置取能方式通常有CT取能、太阳能取能、振动取能、射频取能等；但现有取能方式存在取能功率不稳定，容易受环境干扰等缺点，需要额外电池供能，电池供电寿命短，需经常替换，从而增加人工成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电场取能的无源无线传感装置，采用电场取能方式，其能量收集不受温度、导线电路、风速、光照等外界因素影响，只与导线电压有关，在电网中，导线电压等级是恒定的，也就意味取能装置具有稳定的能量来源，以解决背景技术中不足。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于电场取能的无源无线传感装置，包括能量采集器、能量管理单元以及通讯单元；

其中，

能量采集器用于收集导线周围的电场能，能量管理单元用于将能量采集器收集的电场能存储与释放；能量管理单元包括整流模块、蓄能电容Cs、充放电控制电路、DC-DC稳压模块、传感器与无线传输模块，电场能存储与释放过程：能量采集器收集的电场能经过整流模块整流后为蓄能电容Cs充电，当蓄能电容Cs电压上升到一定阈值后，充放电控制电路开关闭合，让蓄能电容Cs储存能量释放，经过DC-DC稳压模块稳压后，输出恒定电压，为传感器与无线传输模块提供能量；当蓄能电容Cs电压下降到一定值后，充放电控制电路开关打开，停止能量的泄放，传感器与无线传感模块停止工作，蓄能电容Cs继续充电，进入下一能量管理周期；传感器与无线传输模块用于环境信息采集以及无线发送数据；通讯单元用于将环境信息传输至数据后端。

优选的，所述能量采集器包括第一壳体以及第二壳体，所述第一壳体的内部设置有第一感应极板、第一电路板、第二电路板、第一金属板以及第一挡板，第二壳体的内部设置有第二感应极板、第二金属板以及第二挡板；

所述第一感应极板与第一壳体固定，第二感应极板与第二壳体固定，且第一感应极板与第二感应极板位置相对应，第一电路板与第二电路板固定在第一感应极板的一端内侧，第一金属板固定设置在第一壳体的内腔中部，所述第二金属板固定设置在第二壳体的内腔中部，且第二金属板与第一金属板位置相对应。

优选的，所述第一壳体的两端均固定设置有第一端盖，所述第二壳体的两端均固定设置有第二端盖，在第一壳体与第二壳体闭合后，第一端盖配合第二端盖密封第一壳体与第二壳体的内部空间，且第一金属板的两侧均固定设置有第一挡板，第二金属板的两侧均固定设置有第二挡板，在导线嵌入第一金属板与第二金属板后，第一挡板辅助第二挡板对导线限位，防止导线脱离第一金属板与第二金属板。

优选的，所述第一金属板以及第二金属板与第一感应极板和第二感应极板均为铜材料制成。

优选的，所述通讯单元中还设置有中继接收器，用于接收传感器节点信号，并将接收信息通过4G网络传输至上位机显示。

在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：