[发明专利]一种自供电的地下电缆多物理参数检测系统及方法

权利要求书

1.一种自供电的地下电缆多物理参数检测系统，其特征在于，包括：电流与取能一体化模块、温度能量采集模块、电场能量收集模块、混合能量管理电路、电源开关模块、温度传感模块、微处理器模块、通信模块、PC模块；所述混合能量管理电路包括AC能量管理单元、DC能量管理单元、电池单元、电压监测单元；所述温度传感模块、电场能量收集模块融入到地下电缆的聚乙烯绝缘层，用于温度测量和电场能量收集；所述电流与取能一体化模块包括电流感知单元、磁场能量采集单元，所述电流与取能一体化模块套在地下电缆上用于采集磁场的能量，同时测量地下电缆的电流大小；所述温度能量采集模块一面安装在地下电缆的下面，另一面接触土壤，用于将地下电缆与土壤的温度差转换为电能；所述AC能量管理单元包括全波/半波整流电路、DC-DC稳压模块、最大功率追踪电路，所述AC能量管理单元用于先将电场能量收集模块采集的交流电场能量、电流与取能一体化模块收集的交流磁场能量进行整流，然后进行升压和稳压，并给电池单元、电压监测单元供电；所述DC能量管理单元包括DC-DC稳压模块、最大功率追踪电路，所述DC能量管理单元用于将温度能量采集模块采集的直流能量进行升压和稳压后给电池单元、电压监测单元供电；所述电压监测单元用于控制电源开关模块为闭合或打开状态；所述微处理器模块用于采集电流与取能一体化模块输出的电流信号、采集温度传感模块输出的温度信号；所述通信模块用于将电流、温度信息无线发送至PC模块。

2.一种自供电的地下电缆多物理参数检测方法，其特征在于，包括：

步骤1：将温度传感模块、电场能量收集模块融入到地下电缆的的聚乙烯绝缘层，进行温度测量和电场能量收集；

步骤2：将电流与取能一体化模块套在地下电缆上采集磁场的能量，同时测量地下电缆的电流大小；

步骤3：温度能量采集模块一面安装在地下电缆的下面，另一面接触土壤，可将地下电缆与土壤的温度差转换为电能；

步骤4：AC能量管理单元先将电场能量收集模块采集的交流电场能量、电流与取能一体化模块收集的交流磁场能量进行整流，然后进行升压和稳压，并给电池单元、所述电压监测单元供电；

步骤5：DC能量管理单元将温度能量采集模块采集的直流能量进行升压和稳压后给电池单元、电压监测单元供电；

步骤6：若电池单元电压达到阈值电压时，电压监测单元控制电源开关模块为闭合状态，此时电池单元进入放电状态给系统供电；

若电池单元电压被消耗到低于阈值电压时，电压监测单元控制电源开关模块为打开状态，电池单元进入充电状态；

步骤7：微处理器模块采集电流与取能一体化模块输出的电流信号、采集温度传感模块输出的温度信号；

步骤8：通信模块通过低功耗无线通信技术将电流、温度信息无线发送至PC模块，所述通信模块包括lora、ZigBee、WiFi、蓝牙、NB-IoT。

3.根据权利要求2所述的一种自供电的地下电缆多物理参数检测方法，其特征在于，所述温度传感模块为尺寸小于5*5*3mm的贴片型温度传感芯片。

4.根据权利要求2所述的一种自供电的地下电缆多物理参数检测方法，其特征在于，所述电流与取能一体化模块可通过单独一个CT探头同时实现磁场能量收集与地下电缆电流测量，其中所述电流与取能一体化模块包含电流感知单元、磁场能量采集单元。

5.根据权利要求2所述的一种自供电的地下电缆多物理参数检测方法，其特征在于，所述温度能量采集模块为满足塞贝克热电效应的半导体温差发电器件，其尺寸为40*40*4mm。

6.根据权利要求2所述的一种自供电的地下电缆多物理参数检测方法，其特征在于，所述AC能量管理单元包括全波/半波整流电路、DC-DC稳压模块、最大功率追踪电路。

7.根据权利要求2所述的一种自供电的地下电缆多物理参数检测方法，其特征在于，所述DC能量管理单元包括DC-DC稳压模块、最大功率追踪电路。