技术领域
[0001] 本实用新型涉及大气环境监测设备技术领域，尤其涉及一种适用于大气环境感知节点的电源模块。
背景技术
[0002] 大气环境监测是对大气环境中污染物的浓度，观察、分析其变化和对环境影响的测定过程，中国规定的大气
质量监测项目有二
氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物、一氧化
碳和降尘。此外，还可根据区域大气污染的不同特点，增加碳氢化合物、总
氧化剂、可吸入颗粒物、二氧化氮、氟化物、铅等特征污染物的监测。另外，通常在实际进行布点
采样时，还将环境噪声监测与大气环境监测合并在一起作为一个节点进行监测。
[0003] 目前，国内市场上的大气环境监测设备大多只能监测单一参数，在进行同时监测多个大气环境参数的综合性监测时，需多个设备协同工作，而这些设备的组成主要为一个环境监测
传感器单元及
数据处理单元，没有相应的通信模块，故此监测方式大多为手持式或者现场检测式，监测获得的数据需要现场读取或者后台对应
软件读取，无法远程实时在线监测。
[0004] 另外，
物联网技术是近些年得到大
力推广的新兴技术，其定义为通过各种信息传感设备，如传感器、
射频识别（RFID）技术、全球
定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、
生物、
位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。与物联网结合是大气环境监测技术的发展趋势，但目前尚无一种可应用在物联网中的大气环境感知节点，而更无一种适用于这种大气环境感知节点的电源模块。实用新型内容
[0005] 本实用新型
实施例的目的是针对
现有技术的空白，提出一种适用于大气环境感知节点的电源模块，通过应用集成技术，把多个大气环境监测传感器进行集成，并通过
中央处理器与通信模块相结合，构建一种物联网大气环境感知节点，实现多个大气环境参数的实现远程实时在线监测。
[0006] 为了达到上述实用新型目的，本实用新型实施例提出的一种适用于大气环境感知节点的电源模块是通过以下技术方案实现的:
[0007] 一种适用于大气环境感知节点的电源模块，所述大气环境感知节点具有
微处理器、传感器和无线通讯模组，其特征在于：所述电源模块包括
蓄电池、连接市电的
整流器、
太阳能电池板以及与所述
太阳能电池板连接的太阳能
控制器，且所述整流器、太阳能控制器以及
蓄电池均汇接在供电线路上，所述大气环境感知节点中的各负载直接或间接的与所述供电线路电气连接。
[0008] 所述整流器的浮充
电压小于或等于所述太阳能控制器的浮充电压的下限，所述整流器的均充电压等于所述太阳能控制器的均充电压。
[0009] 所述电源模块还包括串接在所述供电线路上的稳压电源模块和过压保护
电路；所述太阳能控制器通过防反灌电路汇接到所述供电线路上，所述整流器通过反向逆止
二极管汇接到所述供电线路上，所述
太阳能电池板通过防
反冲二极管与所述太阳能控制器连接。 [0010] 本实用新型所提出了一种适用于大气环境感知节点的电源模块，针对大气环境感知节点在不同环境下的供电要求，提供了多种
能源供给的结合方式，通过交直流互补，实现能源供给无缝连接。
附图说明
[0011] 通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本实用新型上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。
[0012] 图1为本实用新型实施例整体原理示意图；
[0013] 图2为本实用新型实施例电源模块部分的原理示意图。
具体实施方式
[0014] 下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解： [0015] 如图1-2所示，标号分别表示：微处理器1、电源模块2、无线通讯模组3、通用
接口4。
[0016] 参见图1-2，本实用新型实施例提出一种适用于大气环境感知节点的电源模块，所述节点主要由微处理器1、多个通用接口、多个传感器、无线通讯模组3以及为各负载提供
电能的电源模块2组成。其中：
[0017] 微处理器1选用ARM处理器或者DSP处理器。通用接口4包括通用数字接口和通过AD转换器与所述微处理器1连接的模拟接口两种接口，分别用于和输出
信号为
数字信号的传感器以及
输出信号为
模拟信号的传感器连接。在本实施例的具体实施方式中，传感器包括气体浓度传感器、噪音传感器以及粉尘浓度传感器。微处理器1连接有20路AD转换器，这20路AD转换器各自形成有模拟接口，另外，还设计有与微处理器1连接的RS-232接口、RS-485接口、SPI接口以及I2C总线接口。传感器包括气体浓度传感器、噪音传感器以及粉尘浓度传感器，16路AD转换器用于连接气体浓度传感器（如CO,CO2,NO2等等），实现16路气体浓度传感器的集成，而噪音传感器以及粉尘浓度传感器则根据其输出信号以及输出接口有选择的安装在另外4路AD转换器以及各通用
串行总线数字接口上，其它多余的接口作为冗余备用。
[0018] 其中，气体浓度传感器选用电化学传感器
探头，把纳安（na）级别的信号通过二级
运算放大器共模反馈电路线性放大，放大电路中的反馈电路抑制
信号传输过程过的非线性
波动，稳压滤波电路减少用于稳定
电源电压，滤除电源信号中噪声，提高输出信号的
信噪比。最终整个气体浓度传感器模块输出4-20毫安（ma）的线性信号。
[0019] 无线通讯模组3包括分别与所述微处理器1双向连接的wifi模块、zigbee模块和gprs模块，这3种不同的通信模块分别用于不同的通信环境中。系统上电初始化后先进通信环境检测，根据wifi模块、zigbee模块、gprs模块的信号强度信息，选择当前环境下的通信方式。信号强度信息可通过RSSI检测模电 路检测获得。RSSI检测模电路分别和wifi模块、zigbee模块、gprs模块以及
微控制器连接。
[0020] 所述电源模块2主要由蓄电池、市电供电系统和太阳能供电系统三部分组成，其中市电供电系统为连接市电的整流器，优选的采用高频
开关电源；太阳能供电系统由太阳能电池板和太阳能控制器相连接组成。所述太阳能控制器通过防反灌电路汇接到供电线路上，所述整流器通过反向逆止二极管汇接到供电线路上，所述太阳能电池板通过防反冲二极管与太阳能控制器连接。所述供电线路上还串接有稳压电源模块和过压保护电路，用来防止任一供电电源提供过高的电压给
电子元件。
[0021] 太阳能控制器的均充电压设置在55.2V-56.4V，浮充电压设置在53．6V-54．6V，整流器设置的浮充电压值略低于太阳能控制器浮充电压，如52V，整流器的均充电压值等于太阳能控制器的浮充电压。
[0022] 由上述结构可知，电源模块2的工作机理如下：
[0023] ①日照良好的情况下，由于太阳能供电系统的
输出电压高于市电供电系统的输出电压，此时完全由太阳能系统为负载供电，并为蓄电池充电。
[0024] ②日照不充足或无日照，蓄
电池组电压会很快降至高频
开关电源设置的浮充电压值。若此时市电正常，就转到市电供电系统，由市电供电系统为负载供电，并为蓄电池充电。 [0025] ③日照不充足或无日照，同时又无市电的情况下，蓄电池组放电为负载提供电能。 [0026] 由此，太阳能供电系统和市电供电系统共同为蓄电池和负载提供电能。至于哪个系统输出
电流，取决于其输出电压相对于另一个系统的压差。两个系统的输出电压相等，则都输出电流，且电流均分，太阳能供电系统的输出电压高于市电供电系统的输出电压，则太阳能供电系统头输出电流，反之亦然。由于太阳能电池具有防反冲二极管、太阳能控制器具有防反灌电路、高频开关电源整流模块具有反向逆止二极管，使得太阳能供电系统和市电供电系统的输出电压即使不相等也不会形成环流，损坏设备。
[0027] 本实用新型所属领域的一般技术人员可以理解，本实用新型以上实施例仅为本实用新型的优选实施例之一，为篇幅限制，这里不能逐一列举所有实施方式，任何可以体现本实用新型
权利要求技术方案的实施，都在本实用新型的保护范围内。
[0028] 需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，在上述实施例的指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的
基础上进行各种改进和
变形，而这些改进或者变形落在本实用新型的保护范围内。
