CN104133233A - 组合电源互备份智慧型船用定位终端及定位信息上传策略 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船只定位终端技术领域，具体涉及一种组合电源互备份智慧型船用定位终端，包括矩形壳体，矩形壳体顶部开口，太阳能电池板固定在矩形壳体顶部开口处，可充电电池、切换器、定位模块、无线传输模块和控制器设置在壳体内部，壳体上设置报警按钮，报警按钮和定位模块均与控制器相连，控制器通过无线传输模块连接监控中心，本发明通过切换器实现太阳能电池板和可充电电池之间的电源切换，充分利用太阳能资源，大幅延长设备续航时间，提高易用性。本发明还涉及一种定位信息上传策略，设置位置信息的上传条件，并且只有在满足上传条件的情况下通过无线传输模块向监控中心发送位置信息，提高渔船生产的安全性以及对休渔期捕鱼行为的有效监管。

Description

组合电源互备份智慧型船用定位终端及定位信息上传策略

技术领域

本发明涉及船只定位终端技术领域，具体涉及一种组合电源互备份智慧型船用定位终端及定位信息上传策略。

背景技术

截至2013年12月，我国渔船总数达到107.2万艘，数量居世界之首。渔船数量的增加带来了一些问题，主要表现为：第一，存在休渔期捕鱼的行为；第二，渔船的安全生产受恶劣天气、渔船老化等因素的影响，制约了渔业的发展。渔船的监控定位是指使用终端将渔船定位信息上传到监控中心，监控中心获得渔船位置，可判断渔船是否正进行生产，以及是否遇险、是否需要救助。这对安全捕鱼至关重要，对于渔民休渔期的有效监管也很重要。

有些渔船是非动力船，或者是动力船但未配有直流电源，很多定位产品不再适用。如现有的车用定位终端使用车载电源取电；老人小孩和特殊人群用的跟踪终端待机时间仅为一周至两周，多数使用一周后即需充电，这些方案无法满足渔船应用要求。因此，设计一款无需外部供电且电池续航能力强的定位终端十分必要。

申请号为201310552549.7的中国专利，公开了一种基于移动通信和卫星定位的船舶集团化监管***，该***虽然使用了太阳能电池板，但它只能对充电电池进行充电，不能直接供电，也没有任何的电源切换策略。同时因为***功能比较复杂，终端与监管中心的通信频率高，时间长，内容多，终端的耗电量很大，难以大幅延长连续工作时间，使用一段时间后需要进行人工充电，降低了易用性。另外，一些其它相关发明虽然公开了太阳能电池板和可充电电池的切换电路，但是电路元件数量较多，耗电量大，降低电池的续航能力。

发明内容

为解决上述技术问题中的不足，本发明的目的在于：提供一种组合电源互备份智慧型船用定位终端，通过切换器实现太阳能电池板和可充电电池之间的电源切换，充分利用太阳能资源，大幅延长设备续航时间，在无人为干预的情况下连续使用，提高易用性；提供一种定位信息上传策略，提高渔船生产的安全性以及对休渔期捕鱼行为的有效监管。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述组合电源互备份智慧型船用定位终端，包括定位模块、无线传输模块、组合电源模块和控制器，还包括矩形壳体，矩形壳体顶部开口，所述组合电源模块包括太阳能电池板和可充电电池以及切换器，太阳能电池板固定在矩形壳体顶部开口处，可充电电池、切换器、定位模块、无线传输模块和控制器设置在壳体内部，壳体上设置报警按钮，报警按钮、定位模块和无线传输模块模均与控制器相连，控制器通过无线传输模块连接监控中心；所述切换器包括电源切换电路和充电保护电路，电源切换电路包括电压比较器、反向放大器和开关管。

本发明使用时，通过组合电源模块为渔船上的用电负载供电，通过定位模块实时检测渔船位置信息，并通过无线传输模块将渔船位置信息传输至监控中心，无线传输模块直接采用GPRS无线传输模块，组合电源模块通过切换器执行电源切换策略，自动改变太阳能电池板和可充电电池的工作状态。太阳能电池板的工作状态有：不工作、仅供电、同时供电和充电；可充电电池的工作状态有：供电、不供电。太阳能强度仅可满足供电需要时，太阳能电池板状态为仅供电，可充电电池状态为不供电；太阳能强度可同时满足供电和充电需要时，太阳能电池板同时供电和充电，可充电电池不供电；太阳能强度既不满足供电也不满足充电需要时，太阳能电池板不工作，充电电池供电。

其中，优选方案为：

所述电源切换电路中电压比较器U1输入端分别接入基准电压VR1和太阳能电池板输出电压VPV，电压比较器U2输入端分别接入基准电压VR2和太阳能电池板输出电压VPV，电压比较器U1输出端接入同时反向放大器U3反向输入端和开关管P1基极，开关管P1发射极接入用电负载,反向放大器U3正向输入端接地，反向放大器U3输出端接入开关管P3基极，开关管P3集电极接入负载，发射极接入可充电电池正极，电压比较器U2输出端连接开关管P2基极，开关管P2集电极接入开关管P1集电极，开关管P2发射极接入可充电电池正极，可充电电池负极接地。

使用时，取VR1大于VR2，当VPV比VR1、VR2都小时，太阳能电池板输出电压较低，不能供电或充电，不使用，此时电压比较器U1、U2输出为低电平，开关管P1、P2截止，开关管P3导通，充电电池为负载供电；当VPV大于VR2小于VR1时，表示太阳能电池仅能进行充电，不能同时为终端供电，此时开关管P1截止，开关管P2、P3导通，充电电池为负载供电，太阳能电池为充电电池充电；当VPV大于VR1时，太阳能电池板输出电压较高，满足同时供电和充电的需要，此时开关管P1、P2导通，P3截止，太阳能电池同时为负载供电和为充电电池充电，充电电池停止对负载供电。

所述充电保护电路包括电压比较器、变阻器、开关管和二极管，电压比较器U4正输入端接入基准电压VR3，电压比较器U4负输入端通过变阻器R1接入可充电电池输出电压VBV，电压比较器输出端接入开关管P4基极，开关管P4集电极接入可充电电池正极，开关管P4发射极通过二极管接入太阳能电池板；当VBV小于参考值VR3时，电压比较器U4输出为高，开关管P4导通，进行充电；当VBV大于VR3时，开关管P4截止，可充电电池停止充电，二极管D1的作用是防止可充电电池向太阳能电池板放电。

所述在壳体外壁上对应可充电电池设置充电接口，用于船只年检时工作人员为可充电电池充电。

所述定位模块设有天线，天线固定在壳体外壁上，定位模块采用北斗定位模块，通过天线实现定位模块与定位卫星之间的通信，设置外置天线可以防止壳体阻碍定位信号，增强定位模块信号接收能力。

在实际应用中，定位模块可以采用北斗定位模块，无线传输模块可以采用GPRS无线传输模块，为保证GPRS无线传输模块的信息传输效果，为其设置外置天线，该天线也固定在壳体外壁，控制器可以采用单片机或PLC芯片，上述模块之间的连接以及完成通信所依赖的计算机程序属于本领域技术人员公知技术，在此不再赘述。

本发明为解决其技术问题所采用的另一种技术方案为：

所述适用于组合电源互备份智慧型船用定位终端的定位信息上传策略，首先通过定位模块获得船只的位置信息，然后通过无线传输模块向监控中心发送位置信息，位置信息发送优先级从高到低依次为：

(1)按动壳体上的报警按钮，表示船只遇险，需要救助，报警按钮按下，控制器检测到电平改变，控制无线传输模块向监控中心报警并上传位置信息；

(2)监控中心发送上传指令，无线传输模块接收指令后，控制器分析指令，进而控制无线传输模块向监控中心上传位置；

(3)船只处于休渔期时，控制器控制无线传输模块定期将渔船位置发送到监控中心，监控中心根据渔船位置判断渔民是否在捕鱼；

上述三个条件的关系为逻辑或，即满足其中的任意一个或多个，无线传输模块立即向监控中心发送位置信息。

当船只遇险时，由渔民按下报警按钮，通过报警按钮报警并通过无线传输模块向监控中心发送渔船当前位置信息，便于监控中心获取船只遇险地点，及时安排营救措施；当监控中心需要获知渔船当前位置信息时，可以通过无线传输模块发送指令，然后由控制器分析指令，发送指定信息至监控中心；当船只处于休渔期时，控制器通过无线传输模块定期地将渔船位置发送到监控中心，监控中心根据渔船位置判断渔民捕鱼的可能性，渔船驶入捕鱼海域并停留，即认为渔民正在捕鱼，使休渔期的捕鱼行为可监测，实现有效监控，非休渔期，控制器不自动上传位置信息，只在终端接到监控中心上传命令或渔民按动报警按钮时上传，当上述三个条件满足出现任意一个时，控制器就会通过无线传输模块向监控中心发送位置信息，当满足上述三个条件中的两个或三个时，控制器选择优先级高的条件向监控中心发送信息。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明使用方便，耗电量小，对搭载的渔船条件没有要求，一年充一次电，设置组合电源模块，根据太阳能的强度通过切换器实现太阳能电池板和可充电电池工作状态的切换，充分利用太阳能资源，大幅延长设备续航时间，同时，为达到省电目的，减少普通切换电路使用的元件数量，仅用最少数量的元件构成切换电路，切换器包含切换电路和充电保护电路，充电保护电路可防止充电电池过充电，提高电池寿命；定位信息上传策略控制渔船将位置信息上报到监控中心的条件，只有满足条件时，渔船才与监控中心进行通信，可达到节电和延长连续工作时间的目的，休渔期和捕鱼期的上传策略不同，只在休渔期间，渔船位置信息自动定期上传，减少政府渔船监管部门的监管难度，实现对渔船休渔期捕鱼的有效监管。

附图说明

图1本发明结构示意图。

图2本发明内部原理框图。

图3电源切换电路原理图。

图4充电保护电路原理图。

图5本发明实施例2定位信息上传策略框图。

图中：1、壳体；2、太阳能电池板；3、充电接口；4、报警按钮；5、天线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：

实施例1：

如图1-4所示，本实施例所述组合电源互备份智慧型船用定位终端，包括定位模块、无线传输模块、组合电源模块和控制器，还包括矩形壳体1，矩形壳体1顶部开口，所述组合电源模块包括太阳能电池板2和可充电电池以及切换器，太阳能电池板2固定在矩形壳体1顶部开口处，可充电电池、切换器、定位模块、无线传输模块和控制器设置在壳体1内部，壳体1上设置报警按钮4，报警按钮4、定位模块和无线传输模块均与控制器相连，控制器通过无线传输模块连接监控中心；所述切换器包括电源切换电路和充电保护电路，电源切换电路包括电压比较器、反向放大器和开关管。

本发明使用时，选择合适的位置安装至渔船上，通过组合电源模块为渔船上的用电负载供电，通过定位模块实时检测渔船位置信息，并通过无线传输模块将渔船位置信息传输至监控中心，无线传输模块直接采用GPRS无线传输模块，组合电源模块通过切换器执行电源切换策略，自动改变太阳能电池板和可充电电池的工作状态。太阳能电池板的工作状态有：不工作、仅供电、同时供电和充电；可充电电池的工作状态有：供电、不供电。太阳能强度仅可满足供电需要时，太阳能电池板状态为仅供电，可充电电池状态为不供电；太阳能强度可同时满足供电和充电需要时，太阳能电池板同时供电和充电，可充电电池不供电；太阳能强度既不满足供电也不满足充电需要时，太阳能电池板不工作，充电电池供电。

其中，电源切换电路中电压比较器U1输入端分别接入基准电压VR1和太阳能电池板输出电压VPV，电压比较器U2输入端分别接入基准电压VR2和太阳能电池板输出电压VPV，电压比较器U1输出端接入同时反向放大器U3反向输入端和开关管P1基极，开关管P1发射极接入用电负载,反向放大器U3正向输入端接地，反向放大器U3输出端接入开关管P3基极，开关管P3集电极接入负载，发射极接入可充电电池正极，电压比较器U2输出端连接开关管P2基极，开关管P2集电极接入开关管P1集电极，开关管P2发射极接入可充电电池正极，可充电电池负极接地；使用最少数量的元件构成切换电路，耗电量低，使用时，取VR1＝6.2V，VR2＝5.3V，VR1大于VR2，如果VPV介于VR1和VR2之间，例如5V，太阳能电池板输出电压较低，不能供电或充电，不使用，此时电压比较器U1、U2输出为低电平，开关管P1、P2截止，开关管P3导通，充电电池为负载供电；如果VPV大于VR2小于VR1时，例如5.5V，表示太阳能电池仅能进行充电，不能同时为终端供电，此时开关管P1截止，开关管P2、P3导通，充电电池为负载供电，太阳能电池为充电电池充电；如果VPV大于VR1，例如6.5V，太阳能电池板输出电压较高，满足同时供电和充电的需要，此时开关管P1、P2导通，P3截止，太阳能电池同时为负载供电和为充电电池充电，充电电池停止对负载供电。

所述充电保护电路包括电压比较器、变阻器R1、开关管和二极管，电压比较器U4正输入端接入基准电压VR3，VR3取5.2V，电压比较器U4负输入端通过变阻器R1接入可充电电池输出电压VBV，电压比较器输出端接入开关管P4基极，开关管P4集电极接入可充电电池正极，开关管P4发射极通过二极管接入太阳能电池板；如果VBV小于参考值VR3，例如VBV＝4.5V，电压比较器U4输出为高，开关管P4导通，进行充电；如果VBV大于VR3，例如VBV＝5.3V，开关管P4截止，可充电电池停止充电，二极管D1的作用是防止可充电电池向太阳能电池板放电。

所述在壳体1外壁上对应可充电电池设置充电接口3，用于船只年检时工作人员为可充电电池充电；所述定位模块设有天线5，天线5固定在壳体1外壁上，定位模块采用北斗定位模块，通过天线实现定位模块与定位卫星之间的通信，防止壳体1阻碍定位信号，增强定位模块信号接收能力。

在实际应用中，定位模块可以采用北斗定位模块，无线传输模块可以采用GPRS无线传输模块，为保证GPRS无线传输模块的信息传输效果，为其设置外置天线，该天线也固定在壳体外壁，控制器可以采用单片机或PLC芯片，上述模块之间的连接以及完成通信所依赖的计算机程序属于本领域技术人员公知技术，在此不再赘述。

实施例2：

如图5所示，本实施例所述适用于组合电源互备份智慧型船用定位终端的定位信息上传策略，首先通过定位模块获得船只的位置信息，然后通过无线传输模块向监控中心发送位置信息，位置信息发送优先级从高到低依次为：

(1)按动壳体上的报警按钮，表示船只遇险，需要救助，报警按钮按下，控制器检测到电平改变，控制无线传输模块向监控中心报警并上传位置信息；

(2)监控中心发送上传指令，无线传输模块接收指令后，控制器分析指令，进而控制无线传输模块向监控中心上传位置；

(3)若船只的休渔期开始，监控中心向船只发送指令，包含船只休渔期的具体时间段。控制器读取指令后，解析得到休渔期日期，并控制无线传输模块在休渔期内定期将渔船位置发送到监控中心，监控中心根据渔船位置判断渔民是否在捕鱼；

上述三个条件的关系为逻辑或，即满足其中的任意一个或多个，无线传输模块立即向监控中心发送位置信息。

当船只遇险时，由渔民按下报警按钮，通过报警按钮报警并通过无线传输模块向监控中心发送渔船当前位置信息，便于监控中心获取船只遇险地点，及时安排营救措施；当监控中心需要获知渔船当前位置信息时，可以通过无线传输模块发送指令，然后由控制器分析指令，发送指定信息至监控中心；监控中心可根据实际需要确定船只休渔期具体时间段，船只休渔期开始时，监控中心将包含船只休渔期时间段的指令发至终端。控制器解析该指令，获得具体的休渔日期，并控制无线传输模块在休渔期内定期地将渔船位置发送到监控中心，监控中心根据渔船位置判断渔民捕鱼的可能性，渔船驶入捕鱼海域并停留，即认为渔民正在捕鱼，使休渔期的捕鱼行为可监测，实现有效监控，非休渔期，控制器不自动上传位置信息，只在终端接到监控中心上传命令或渔民按动报警按钮时上传，当上述三个条件满足出现任一一个时，控制器就会通过无线传输模块向监控中心发送位置信息，当满足上述三个条件中的两个或三个时，控制器选择优先级高的条件向监控中心发送信息，减少政府渔船监管部门的监管难度，实现对渔船休渔期捕鱼的有效监管。

Claims (6)

1.一种组合电源互备份智慧型船用定位终端，包括定位模块、无线传输模块、组合电源模块和控制器，其特征在于，还包括矩形壳体(1)，矩形壳体(1)顶部开口，所述组合电源模块包括太阳能电池板(2)和可充电电池以及切换器，太阳能电池板(2)固定在矩形壳体(1)顶部开口处，可充电电池、切换器、定位模块、无线传输模块和控制器设置在壳体(1)内部，壳体(1)上设置报警按钮(3)，报警按钮(3)、定位模块和无线传输模块均与控制器相连，控制器通过无线传输模块连接监控中心；所述切换器包括电源切换电路和充电保护电路，电源切换电路包括电压比较器、反向放大器和开关管。

2.根据权利要求1所述的组合电源互备份智慧型船用定位终端，其特征在于，所述电源切换电路中电压比较器U1输入端分别接入基准电压VR1和太阳能电池板输出电压VPV，电压比较器U2输入端分别接入基准电压VR2和太阳能电池板输出电压VPV，电压比较器U1输出端接入同时反向放大器U3反向输入端和开关管P1基极，开关管P1发射极接入用电负载,反向放大器U3正向输入端接地，反向放大器U3输出端接入开关管P3基极，开关管P3集电极接入负载，发射极接入可充电电池正极，电压比较器U2输出端连接开关管P2基极，开关管P2集电极接入开关管P1集电极，开关管P2发射极接入可充电电池正极，可充电电池负极接地。

3.根据权利要求1或2所述的组合电源互备份智慧型船用定位终端，其特征在于，所述充电保护电路包括电压比较器、变阻器、开关管和二极管，电压比较器U4正输入端接入基准电压VR3，电压比较器U4负输入端通过变阻器R1接入可充电电池输出电压VBV，电压比较器输出端接入开关管P4基极，开关管P4集电极接入可充电电池正极，开关管P4发射极通过二极管接入太阳能电池板。

4.根据权利要求1所述的组合电源互备份智慧型船用定位终端，其特征在于，所述在壳体外壁上对应可充电电池设置充电接口(4)。

5.根据权利要求1所述的组合电源互备份智慧型船用定位终端，其特征在于，所述定位模块设有天线(5)，天线(5)固定在壳体(1)外壁上。

6.一种适用于权利要求1所述的组合电源互备份智慧型船用定位终端的定位信息上传策略，其特征在于，首先通过定位模块获得船只的位置信息，然后通过无线传输模块向监控中心发送位置信息，位置信息发送优先级从高到低依次为：

(1)按动壳体上的报警按钮，表示船只遇险，需要救助，报警按钮按下，控制器检测到电平改变，控制无线传输模块向监控中心报警并上传位置信息；

(2)监控中心发送上传指令，无线传输模块接收指令后，控制器分析指令，进而控制无线传输模块向监控中心上传位置；

(3)船只处于休渔期时，控制器控制无线传输模块定期将渔船位置发送到监控中心，监控中心根据渔船位置判断渔民捕鱼的可能性；

上述三个条件的关系为逻辑或，即满足其中的任意一个或多个，无线传输模块立即向监控中心发送位置信息。