[发明专利]支持无线充电的物联网消防装置及其电量估算与管理方法

权利要求书

1.应用支持无线充电的物联网消防装置的电量估算与管理方法，采用无线充电方式进行充电；其特征在于：包括无线充电模块、电源模块、微处理控制模块、信号收发处理模块和检测执行模块；

所述微处理控制模块分别与所述无线充电模块、所述电源模块、所述信号收发处理模块和所述检测执行模块连接，接收并处理所述无线充电模块、所述电源模块、所述信号收发处理模块和所述检测执行模块的各种信号，然后发出指令控制所述无线充电模块、所述电源模块、所述信号收发处理模块和所述检测执行模块工作；

所述各种信号包括消防报警信号、消防动作信号、电量信号和/或充电信号；

所述信号收发处理模块支持NB-IoT和LoRa无线物联网标准；

所述无线充电模块包括电能接收单元、整流滤波单元和充电控制单元；所述电能接收单元用于接收电磁能量，并将所述电磁能量转化为电能；所述电能接收单元将所述电能输送至所述整流滤波单元，通过所述整流滤波单元将所述电能转化为持续稳定的电流；

所述充电控制单元分别与所述电能接收单元和所述整流滤波单元连接，控制所述电能接收单元和所述整流滤波单元工作；

所述无线充电模块与所述电源模块连接，将所述持续稳定的电流输送给所述电源模块，为所述电源模块充电；

所述电源模块包括可充电电池和电量检测单元；

所述信号收发处理模块用于与外部物联网网络的信号收发；

所述检测执行模块执行消防装置的具体功能，包括消防信息检测及消防命令执行；

电量估算与管理方法包括电量报警流程和充电管理流程；所述电量报警流程无限次循环执行；

耗电曲线方程(Tn(i-1)≤T≤Tb(i))；

C＝C_n-(C_s+C_f)；

C_s＝I_s×(T-T_n(i-1))；

C_f＝I_f×(T-T_n(i-1))×α(i)；

充电曲线方程(Tb(i)≤T≤Tn(i))；

C＝C_b-C_s-C_f+C_c；

C_s＝I_s×(T-T_b(i))；

C_f＝I_f×(T-T_b(i))×β(i)；

C_c＝I_c×(T-T_b(i))；

电池额定电量C_n估算：

C_n＝C+I_s×T+I_f×T×α(i)；

令剩余电量C取极小值：C＝0，即电池电量耗尽时：

C_n＝(I_s+I_f×α(i))×T；

对T进行赋值T＝T0，获得C_n估算值：

C_n＝(I_s+I_f×α)×T0；

充电时间估算：

ΔT＝C_n/(I_c-I_s-I_f×β(i))；

当C_n确定后，可以获得ΔT的估算值，即：

ΔT＝C_n/(I_c-I_s-I_f×β)；

其中，C为剩余电量，单位为mAh；

C_n为额定电量，单位为mAh；

C_s为静态工作耗电量，单位为mAh；

C_f为消防报警或消防动作耗电量，单位为mAh；

I_s为静态工作平均电流，单位为mA；

I_f为消防报警或消防动作平均电流，单位为mA；

T为时间，单位为h；

T_n(i-1)为第(i-1)次充满电对应的时间，即第i次耗电过程开始时间，单位为h；

α(i)为(T-T_n(i-1))时间段，即耗电阶段的消防报警或消防动作所占的时间比例；

C为剩余电量，单位为mAh；

C_b为开始充电剩余电量，单位为mAh；

C_s为静态工作耗电量，单位为mAh；

C_f为消防报警或消防动作耗电量，单位为mAh；

C_c为充电电量，单位为mAh；

I_s为静态工作平均电流，单位为mA；

I_f为消防报警或消防动作平均电流，单位为mA；

I_c为充电平均电流，单位为mA；

T为时间，单位为h；

T_b(i)为第i次执行充电开始时间；

β(i)为(T-T_b(i))时间段，即充电阶段的消防报警或消防动作所占的时间比例；

每一次循环执行的步骤如下：

步骤A1、一次报警检测；检测在T1时刻的剩余电量C(T1)是否大于一次报警电量C_L，即低电量报警电量；检测在T2时刻的剩余电量C(T2)是否小于一次报警电量C_L，即低电量报警电量；其中T1T2，且(T2-T1)趋于无穷小；当C(T1)C_L，且C(T2)C_L时，执行后续步骤；否，则重复执行步骤A1；

步骤A2、触发一次报警，即低电量报警；同时通过物联网网络向充电管理平台反馈；

步骤A3、二次报警检测；检测在T3时刻的剩余电量C(T3)是否大于二次报警电量C_LL，即超低电量报警电量；检测在T4时刻的剩余电量C(T4)是否小于二次报警电量C_LL，即超低电量报警电量；其中T3T4，且(T4-T3)趋于无穷小；当C(T3)C_LL，且C(T4)C_LL时，执行后续步骤；否，则重复执行步骤A3；

步骤A4、触发二次报警，即超低电量报警；同时通过物联网网络向充电管理平台反馈。

2.根据权利要求1所述的应用支持无线充电的物联网消防装置的电量估算与管理方法，其特征在于，所述充电管理流程的步骤如下：

步骤B1、所述无线充电模块与相配的无线充电设备通信握手成功检测，若是，执行后续步骤；若否且时间超过预设值时，将“握手失败”通过物联网网络向充电管理平台反馈，结束流程；

步骤B2、电量检测；检测在T6时刻的剩余电量C(T6)是否大于T5时刻的剩余电量C(T5)；

若是，执行后续步骤；

若否，且时间超过预设值时，将“充电失败”通过物联网网络向充电管理平台反馈后，结束流程；

步骤B3、将“正在充电”通过物联网网络向充电管理平台反馈；

步骤B4、检测在T7时刻的剩余电量C(T7)和在T8时刻的剩余电量C(T8)是否均等于充满电状态的电量C_n；若是执行后续步骤，若否，则将“正在充电”通过物联网网络向充电管理平台反馈；

步骤B5、充电完成，通过物联网网络向充电管理平台反馈后，结束流程。