CN113922484A - 一种用于Wi-SUN网络掉电上报的***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于Wi‑SUN网络掉电上报的***及方法，包括外部电源模块、用于检测外部电源电压状态的电压监测模块、Wi‑SUN通信模块、充电控制模块、储能模块、放电控制模块和升压模块，以及用于Wi‑SUN网络掉电上报的方法。本发明外部电源模块为Wi‑SUN通信模块供电，也可以通过充电控制模块为储能模块充电，当电压监测模块检测到外部电源电压值跌落至设定阈值时，触发掉电事件，通过Wi‑SUN网络将当前数据上报至后台控制中心，充电控制模块关闭储能模块的充电电路，储能模块通过放电控制模块并通过升压模块升压后向Wi‑SUN通信模块供电，能够有效节约产品成本降低产品体积对***的影响，满足Wi‑SUN通信设备外部电源掉电后，可以实现大数据量的报文上传任务。

Description

一种用于Wi-SUN网络掉电上报的***及方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，一种用于Wi-SUN网络掉电上报的***及方法。
背景技术
Wi-SUN是从物理层定义到传输层的一种组网技术,近年来，基于先进的组网及自修复技术、强大的安全加密机制、802.15.4等规范标准，使其不断在各大领域得到广泛应用，例如：电力表计、光伏能源、智慧城市等等。在众多Wi-SUN技术应用中，很多场景下需要设备具有掉电上报的功能，解释为：当设备外部供电电源出现故障掉电后，需要通过额外的电路实现持续供电，完成当前数据及掉电事件到后台控制中心的上报任务。
在部分的网络通信技术上，已经实现了一些掉电上报的方案。大多实现的方法也都是采用给超级电容充电做为备用电源，当外部供电电源因故障掉电时，启动备用电源持续供电一段时间，实现数据上报。但这种方法存在一定的缺点：为了降低设计难度，大部分方案采用的是超级电容降压方式提供备用电源，就使得超级电容的放电电压不能达到足够低的水平，无法较大效率的利用其内部电荷能量，进一步影响备用电源的持续时间，不能满足一些大数据量上报的应用场景需求；备用电源的驱动电路及电压检测电路设计过于复杂，在实际电路调试及产品体积受限制的情况下，灵活性不够，这对于方案实际应用局限性会比较大。
如中国专利CN106297241B，公开日2019年8月20日，一种智能电能表GPRS掉电上报***，包括主路电源和辅路电源，所述主路电源和开关模块相连，在主路电源和开关模块的电路上连接有MCU单元和光耦合器，所述辅路电源连接有充电模块，所述充电模块先和二极管相连再连接有储能模块，所述储能模块先和二极管相连再和所述开关模块连接，所述辅路电源先和二极管相连再连接所述开关模块，所述开关模块先和二极管相连再连接有GPRS模块，所述GPRS模块和所述光耦合器相连。其通过硬件电路和软件算法配合工作，实现GPRS掉电上报功能。但其掉电上报电路过于复杂，容易被产品体积因素影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：目前的掉电上报***因组成电路过于复杂易被产品体积限制导致通用性较差的技术问题。提出了一种不易被产品体积影响，具有较强通用性的用于Wi-SUN网络掉电上报的***及方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种用于Wi-SUN网络掉电上报的***，包括外部电源模块、用于检测外部电源电压状态的电压监测模块、Wi-SUN通信模块、充电控制模块、储能模块、放电控制模块和升压模块，所述电压监测模块分别与外部电源模块和所述Wi-SUN通信模块连接，所述外部电源模块分别与所述Wi-SUN通信模块和所述充电控制模块连接，所述充电控制模块依次通过所述储能模块和所述放电控制模块与所述升压模块连接，所述升压模块与所述Wi-SUN通信模块连接。一种用于Wi-SUN网络掉电上报的***，外部电源模块为Wi-SUN通信模块供电，也可以通过充电控制模块为储能模块充电，当电压监测模块检测到外部电源电压值跌落至设定阈值时，触发掉电事件，通过Wi-SUN网络将当前数据上报至后台控制中心，充电控制模块关闭储能模块的充电电路，储能模块通过放电控制模块并通过升压模块升压后向Wi-SUN通信模块供电，实现Wi-SUN网络中通信设备掉电后，有效的自启动掉电管理电路，利用备用电源持续为Wi-SUN模组提供工作电源，让其完成掉电事件及相关数据的上报。
作为优选，所述升压模块包括升压电路，所述升压电路包括芯片U1，芯片U1的LX端通过电感L1与储能充电端连接，芯片U1的IN端分别与电容C4的一端和电压输入端连接，电容C4的另一端接地，芯片U1的EN端分别与电阻R17的一端和晶体管Q3的集电极连接，电阻R17的一端与电压输入端连接，晶体管Q3的发射极接地，晶体管Q3的基极分别与电阻R21的一端和电阻R22的一端连接，电阻R21的另一端与外部电源输出端连接，电阻R22的另一端接地，芯片U1的GND端接地，芯片U1的FB端分别与电阻R12的一端和电阻15的一端连接，电阻15的另一端接地，电阻R12的另一端与芯片U1的OUT端连接，芯片U1的OUT端分别与电容C1的一端和电容C2的一端连接，电容C1的另一端和电容C2的另一端均接地，芯片U1的OUT端与电压基准芯片D2的正极连接，电压基准芯片D2的负极与电压输入端连接。
芯片U1的IN端分别与电容C4的一端和电压输入端即f端连接，电压基准芯片D2的负极与电压输入端即g端连接，且电压输入端即g端和降压单元输出端即c端均与Wi-SUN通信模块的充电端口连接，用于掉电时通过g端代替c端为Wi-SUN通信模块供电。
这里选用的升压DC/DC芯片U1可以是SY7072芯片，其最大特点是在低压＜2V输入时，其最大输出电流仍然可以满足800mA（Wi-SUN模组在最大功率30dBm发射时电流在700mA左右）以上。这么一来，前端超级电容的放电效率就会很高，当在掉电后需要备用电源供电持续较长时间时仍然可以满足。当外部电源VCC_12供电正常时，晶体管Q3断开，U1由于使能引脚被拉低停止工作；当VCC_12发生掉电时，晶体管Q3断开，U1由于使能引脚被拉高开始工作，此时Wi-SUN模组电源由超级电容放电通过升压后获得。D2作用是当外部电源供电时，防止VCC_5电源反灌到DC/DC前端，起到隔离作用。
作为优选，还包括保护模块，所述保护模块与所述储能模块连接，所述保护模块包括保护电路，所述保护电路包括电阻R10、电阻R11、电阻R14、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电压基准芯片D3、电压基准芯片D4、电容C3和电容C5，电阻R10的一端分别与储能充电端和电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与电压基准芯片D3的负极连接，电阻R10的另一端分别与电压基准芯片D3的控制端和电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端分别与电容C3的负极和电压基准芯片D3的正极连接，电容C3的正极与储能充电端连接；电阻R18的一端分别与电容C5的正极和电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端与电压基准芯片D4的负极连接，电阻R18的另一端分别与电压基准芯片D4的控制端和电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端分别与电容C5的负极和电压基准芯片D4的正极连接，电容C5的正极与电容C3的负极连接，电容C5的负极接地。
电压基准芯片D3和D4可采用TL431芯片，其中A端为正极，K端为负极， VREF端为控制端，即控制端为电压基准芯片除正极和负极的第三个连接端口， 电容C3和电容C5可以是储能模块需要保护的超级电容器，电容C3的正极与储能充电端即d端连接。采用两颗25F/2.7V超级电容串联的方式，刚好可以满足5V充电电压的要求，简化了储能电源设计。由于超级电容的容值精度普遍较大，如果不做特殊处理，很容易出现两颗电容充电不平衡的情况，严重时会损坏超级电容。D3、D4是电压基准芯片，与电阻共同组成了电容保护电路。以电容C3为例，当电容两端电压超过2.7V时，电阻R10、R14分压得到的电压值超过D3的参考电压，D3便会增加其反向电流，对C3上的电荷能量进行释放，直到两端电压值小于2.7V；对电容C5的保护过程是一样的原理。
作为优选，所述电压监测模块包括电压监测电路，所述电压监测电路包括电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端与外部电源连接端连接，电阻R1的另一端分别与比较器输入端和电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地。
电压监测电路的作用是时刻监测外部电源的电源状态，电阻R1的一端与外部电源连接端即a端连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2和比较器输入端即b端连接，电阻R2的另一端接地，当电压值跌落至设定阈值时，Wi-SUN通信模组的比较器输入I/O端即b端采集到的电压低于内部参考源电压，此时触发掉电事件同时通过Wi-SUN网络将当前数据上报至后台控制中心。
监测电路使用电阻分压的方式对外部电源电压进行采样，得到的电压值与Wi-SUN模组内部比较器参考阈值做比较，电阻R1、R2取值可根据外部电源电压及比较器阈值做实际选择。
作为优选，所述充电控制模块包括充电控制电路，所述充电控制电路包括限流电阻R3、限流电阻R4、限流电阻R5、限流电阻R6、晶体管Q1、晶体管Q2、电阻R7、电阻R8和电阻R13，限流电阻R3、限流电阻R4、限流电阻R5和限流电阻R6依次并联组成限流电阻并联电路，所述限流电阻并联电路与晶体管Q1的源极连接，晶体管Q1的漏极与储能充电端连接，晶体管Q1的栅极分别与电阻R7和晶体管Q2的集电极连接，晶体管Q2的基极分别与电阻R8和电阻R13连接，晶体管Q2的发射极接地。
限流电阻并联电路的一端与晶体管Q1的源极连接，限流电阻并联电路的另一端与c端即降压单元输出端连接，此时c端电压为VCC_5即Wi-SUN模组工作电压，晶体管Q1的漏极与储能充电端即d端连接，储能充电端充电电压VCC_CAP，晶体管Q1的栅极分别与电阻R7和晶体管Q2的集电极连接，电阻R7的另一端与c端连接，晶体管Q2的基极分别与电阻R8和电阻R13连接，电阻R8的另一端与外部电源输出端即e端连接，晶体管Q2的发射以及极电阻R13的另一端接地。充电控制电路的作用是实现对超级电容的充电。当其压值正常时晶体管Q2导通，晶体管Q1的栅极处于低电平，促使Q1导通，此时电压VCC_5（即Wi-SUN模组工作电压）开始给后端的超级电容提供充电电压VCC_CAP，电阻R3~R6组成限流电阻并联电路，其作用防止充电初始时刻电流过高烧毁晶体管Q1及避免由于负载过大影响电源VCC_5稳定性。
作为优选，所述储能模块包括若干个超级电容器。超级电容器具有高效率快速充放电，可长期浮充等优点。
作为优选，所述外部电源模块包括外部供电单元和降压单元，所述外部供电单元通过所述降压单元与所述Wi-SUN通信模块连接。Wi-SUN通信模组工作电压VCC一般为DC5V，当采用的外部供电电源电压即外部供电单元的供电电压高于Wi-SUN通信模组工作电压时，通过一个降压DC/DC变压器即降压单元输出5V向Wi-SUN模组提供正常工作电源。
一种用于Wi-SUN网络掉电上报的方法，利用上述任意一项***，包括如下步骤：
S1：电压监测模块检测到外部电源模块供电电压低于阈值；
S2：电压监测模块通过比较器输入端向Wi-SUN通信模块发出数据上报指令；
S3：充电控制模块关闭储能模块的充电通道；
S4：储能模块通过放电控制模块和升压模块为Wi-SUN通信模块供电；
S5：Wi-SUN通信模块将当前数据上报至后台控制中心。通过该方法实现Wi-SUN网络中通信设备掉电后，有效的自启动掉电管理电路，利用备用电源持续为Wi-SUN模组提供工作电源，让其完成掉电事件及相关数据的上报。
本发明的实质性效果是：本发明外部电源模块为Wi-SUN通信模块供电，也可以通过充电控制模块为储能模块充电，当电压监测模块检测到外部电源电压值跌落至设定阈值时，触发掉电事件，通过Wi-SUN网络将当前数据上报至后台控制中心，充电控制模块关闭储能模块的充电电路，储能模块通过放电控制模块并通过升压模块升压后向Wi-SUN通信模块供电，实现Wi-SUN网络中通信设备掉电后，有效的自启动掉电管理电路，利用备用电源持续为Wi-SUN模组提供工作电源，能够有效节约产品成本降低产品体积对***的影响，满足Wi-SUN通信设备外部电源掉电后，可以实现大数据量的报文上传任务。
附图说明
图1为本实施例的组成示意图；
图2为本实施例电压监测电路的电路图；
图3为本实施例充电控制电路的电路图；
图4为本实施例保护电路的电路图；
图5为本实施例升压电路的电路图；
图6为本实施例实施步骤的流程图。
其中：1、外部电源模块，2、电压监测模块，3、Wi-SUN通信模块，4、充电控制模块，5、储能模块，6、放电控制模块，7、升压模块，8、外部供电单元，9、降压单元，10、保护模块。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
一种用于Wi-SUN网络掉电上报的***，如图1所示，包括外部电源模块1、用于检测外部电源电压状态的电压监测模块2、Wi-SUN通信模块3、充电控制模块4、储能模块5、放电控制模块6和升压模块7，电压监测模块2分别与外部电源模块1和Wi-SUN通信模块3连接，外部电源模块1分别与Wi-SUN通信模块3和充电控制模块4连接，外部电源模块1包括外部供电单元8和降压单元9，外部供电单元8通过降压单元9与Wi-SUN通信模块3连接。Wi-SUN通信模组工作电压VCC一般为DC5V，当采用的外部供电电源电压即外部供电单元8的供电电压高于Wi-SUN通信模组工作电压时，通过一个降压DC/DC变压器即降压单元9输出5V向Wi-SUN模组提供正常工作电源。充电控制模块4依次通过储能模块5和放电控制模块6与升压模块7连接，储能模块5包括若干个超级电容器。超级电容器具有高效率快速充放电，可长期浮充等优点。升压模块7与Wi-SUN通信模块3连接。
电压监测模块2包括电压监测电路，如图2所示，电压监测电路包括电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端与外部电源连接端连接，电阻R1的另一端分别与比较器输入端和电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地。
电压监测电路的作用是时刻监测外部电源的电源状态，电阻R1的一端与外部电源连接端即a端连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2和比较器输入端即b端连接，电阻R2的另一端接地，当电压值跌落至设定阈值时，Wi-SUN通信模组的比较器输入I/O端即b端采集到的电压低于内部参考源电压，此时触发掉电事件同时通过Wi-SUN网络将当前数据上报至后台控制中心。监测电路使用电阻分压的方式对外部电源电压进行采样，得到的电压值与Wi-SUN模组内部比较器参考阈值做比较，电阻R1、R2取值可根据外部电源电压及比较器阈值做实际选择。
充电控制模块4包括充电控制电路，如图3所示，充电控制电路包括限流电阻R3、限流电阻R4、限流电阻R5、限流电阻R6、晶体管Q1、晶体管Q2、电阻R7、电阻R8和电阻R13，限流电阻R3、限流电阻R4、限流电阻R5和限流电阻R6依次并联组成限流电阻并联电路，限流电阻并联电路与晶体管Q1的源极连接，晶体管Q1的漏极与储能充电端连接，晶体管Q1的栅极分别与电阻R7和晶体管Q2的集电极连接，晶体管Q2的基极分别与电阻R8和电阻R13连接，晶体管Q2的发射极接地。
限流电阻并联电路的一端与晶体管Q1的源极连接，限流电阻并联电路的另一端与c端即降压单元9输出端连接，此时c端电压为VCC_5即Wi-SUN模组工作电压，晶体管Q1的漏极与储能充电端即d端连接，储能充电端充电电压VCC_CAP，晶体管Q1的栅极分别与电阻R7和晶体管Q2的集电极连接，电阻R7的另一端与c端连接，晶体管Q2的基极分别与电阻R8和电阻R13连接，电阻R8的另一端与外部电源输出端即e端连接，晶体管Q2的发射以及极电阻R13的另一端接地。充电控制电路的作用是实现对超级电容的充电。当其压值正常时晶体管Q2导通，晶体管Q1的栅极处于低电平，促使Q1导通，此时电压VCC_5（即Wi-SUN模组工作电压）开始给后端的超级电容提供充电电压VCC_CAP，电阻R3~R6组成限流电阻并联电路，其作用防止充电初始时刻电流过高烧毁晶体管Q1及避免由于负载过大影响电源VCC_5稳定性。
本实施例还包括用于保护超级电容的保护模块10，保护模块10与储能模块5连接，保护模块10包括保护电路，如图4所示，保护电路包括电阻R10、电阻R11、电阻R14、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电压基准芯片D3、电压基准芯片D4、电容C3和电容C5，电阻R10的一端分别与储能充电端和电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与电压基准芯片D3的负极连接，电阻R10的另一端分别与电压基准芯片D3的控制端和电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端分别与电容C3的负极和电压基准芯片D3的正极连接，电容C3的正极与储能充电端连接；电阻R18的一端分别与电容C5的正极和电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端与电压基准芯片D4的负极连接，电阻R18的另一端分别与电压基准芯片D4的控制端和电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端分别与电容C5的负极和电压基准芯片D4的正极连接，电容C5的正极与电容C3的负极连接，电容C5的负极接地。
电压基准芯片D3和D4可采用TL431芯片，其中A端为正极，K端为负极， VREF端为控制端，即控制端为电压基准芯片除正极和负极的第三个连接端口， 电容C3和电容C5可以是储能模块5需要保护的超级电容器，电容C3的正极与储能充电端即d端连接。采用两颗25F/2.7V超级电容串联的方式，刚好可以满足5V充电电压的要求，简化了储能电源设计。由于超级电容的容值精度普遍较大，如果不做特殊处理，很容易出现两颗电容充电不平衡的情况，严重时会损坏超级电容。D3、D4是电压基准芯片，与电阻共同组成了电容保护电路。以电容C3为例，当电容两端电压超过2.7V时，电阻R10、R14分压得到的电压值超过D3的参考电压，D3便会增加其反向电流，对C3上的电荷能量进行释放，直到两端电压值小于2.7V；对电容C5的保护过程是一样的原理。
升压模块7包括升压电路，如图5所示，升压电路包括芯片U1，芯片U1的LX端通过电感L1与储能充电端连接，芯片U1的IN端分别与电容C4的一端和电压输入端连接，电容C4的另一端接地，芯片U1的EN端分别与电阻R17的一端和晶体管Q3的集电极连接，电阻R17的一端与电压输入端连接，晶体管Q3的发射极接地，晶体管Q3的基极分别与电阻R21的一端和电阻R22的一端连接，电阻R21的另一端与外部电源输出端连接，电阻R22的另一端接地，芯片U1的GND端接地，芯片U1的FB端分别与电阻R12的一端和电阻15的一端连接，电阻15的另一端接地，电阻R12的另一端与芯片U1的OUT端连接，芯片U1的OUT端分别与电容C1的一端和电容C2的一端连接，电容C1的另一端和电容C2的另一端均接地，芯片U1的OUT端与电压基准芯片D2的正极连接，电压基准芯片D2的负极与电压输入端连接。
芯片U1的IN端分别与电容C4的一端和电压输入端即f端连接，电压基准芯片D2的负极与电压输入端即g端连接，且电压输入端即g端和降压单元9输出端即c端均与Wi-SUN通信模块3的充电端口连接，用于掉电时通过g端代替c端为Wi-SUN通信模块3供电。这里选用的升压DC/DC芯片U1可以是SY7072芯片，其最大特点是在低压＜2V输入时，其最大输出电流仍然可以满足800mA（Wi-SUN模组在最大功率30dBm发射时电流在700mA左右）以上。这么一来，前端超级电容的放电效率就会很高，当在掉电后需要备用电源供电持续较长时间时仍然可以满足。当外部电源VCC_12供电正常时，晶体管Q3断开，U1由于使能引脚被拉低停止工作；当VCC_12发生掉电时，晶体管Q3断开，U1由于使能引脚被拉高开始工作，此时Wi-SUN模组电源由超级电容放电通过升压后获得。D2作用是当外部电源供电时，防止VCC_5电源反灌到DC/DC前端，起到隔离作用。
本实施例包括一种用于Wi-SUN网络掉电上报的方法，如图6所示，包括如下步骤：
S1：电压监测模块2检测到外部电源模块1供电电压低于阈值；
S2：电压监测模块2通过比较器输入端向Wi-SUN通信模块3发出数据上报指令；
S3：充电控制模块4关闭储能模块5的充电通道；
S4：储能模块5通过放电控制模块6和升压模块7为Wi-SUN通信模块3供电；
S5：Wi-SUN通信模块3将当前数据上报至后台控制中心。通过该方法实现Wi-SUN网络中通信设备掉电后，有效的自启动掉电管理电路，利用备用电源持续为Wi-SUN模组提供工作电源，让其完成掉电事件及相关数据的上报。
本实施例外部电源模块1为Wi-SUN通信模块3供电，也可以通过充电控制模块4为储能模块5充电，当电压监测模块2检测到外部电源电压值跌落至设定阈值时，触发掉电事件，通过Wi-SUN网络将当前数据上报至后台控制中心，充电控制模块4关闭储能模块5的充电电路，储能模块5通过放电控制模块6并通过升压模块7升压后向Wi-SUN通信模块3供电，实现Wi-SUN网络中通信设备掉电后，有效的自启动掉电管理电路，利用备用电源持续为Wi-SUN模组提供工作电源，本***的结构简单巧妙，能够有效节约产品成本，降低产品体积对***的影响，满足Wi-SUN通信设备外部电源掉电后，可以实现大数据量的报文上传任务。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于Wi-SUN网络掉电上报的***，其特征在于，包括外部电源模块（1）、用于检测外部电源电压状态的电压监测模块（2）、Wi-SUN通信模块（3）、充电控制模块（4）、储能模块（5）、放电控制模块（6）和升压模块（7），所述电压监测模块（2）分别与外部电源模块（1）和所述Wi-SUN通信模块（3）连接，所述外部电源模块（1）分别与所述Wi-SUN通信模块（3）和所述充电控制模块（4）连接，所述充电控制模块（4）依次通过所述储能模块（5）和所述放电控制模块（6）与所述升压模块（7）连接，所述升压模块（7）与所述Wi-SUN通信模块（3）连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于Wi-SUN网络掉电上报的***，其特征在于，所述升压模块（7）包括升压电路，所述升压电路包括芯片U1，芯片U1的LX端通过电感L1与储能充电端连接，芯片U1的IN端分别与电容C4的一端和电压输入端连接，电容C4的另一端接地，芯片U1的EN端分别与电阻R17的一端和晶体管Q3的集电极连接，电阻R17的一端与电压输入端连接，晶体管Q3的发射极接地，晶体管Q3的基极分别与电阻R21的一端和电阻R22的一端连接，电阻R21的另一端与外部电源输出端连接，电阻R22的另一端接地，芯片U1的GND端接地，芯片U1的FB端分别与电阻R12的一端和电阻15的一端连接，电阻15的另一端接地，电阻R12的另一端与芯片U1的OUT端连接，芯片U1的OUT端分别与电容C1的一端和电容C2的一端连接，电容C1的另一端和电容C2的另一端均接地，芯片U1的OUT端与电压基准芯片D2的正极连接，电压基准芯片D2的负极与电压输入端连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于Wi-SUN网络掉电上报的***，其特征在于，还包括保护模块（10），所述保护模块（10）与所述储能模块（5）连接，所述保护模块（10）包括保护电路，所述保护电路包括电阻R10、电阻R11、电阻R14、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电压基准芯片D3、电压基准芯片D4、电容C3和电容C5，电阻R10的一端分别与储能充电端和电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与电压基准芯片D3的负极连接，电阻R10的另一端分别与电压基准芯片D3的控制端和电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端分别与电容C3的负极和电压基准芯片D3的正极连接，电容C3的正极与储能充电端连接；电阻R18的一端分别与电容C5的正极和电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端与电压基准芯片D4的负极连接，电阻R18的另一端分别与电压基准芯片D4的控制端和电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端分别与电容C5的负极和电压基准芯片D4的正极连接，电容C5的正极与电容C3的负极连接，电容C5的负极接地。
4.根据权利要求3所述的一种用于Wi-SUN网络掉电上报的***，其特征在于，所述电压监测模块（2）包括电压监测电路，所述电压监测电路包括电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端与外部电源连接端连接，电阻R1的另一端分别与比较器输入端和电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于Wi-SUN网络掉电上报的***，其特征在于，所述充电控制模块（4）包括充电控制电路，所述充电控制电路包括限流电阻R3、限流电阻R4、限流电阻R5、限流电阻R6、晶体管Q1、晶体管Q2、电阻R7、电阻R8和电阻R13，限流电阻R3、限流电阻R4、限流电阻R5和限流电阻R6依次并联组成限流电阻并联电路，所述限流电阻并联电路与晶体管Q1的源极连接，晶体管Q1的漏极与储能充电端连接，晶体管Q1的栅极分别与电阻R7和晶体管Q2的集电极连接，晶体管Q2的基极分别与电阻R8和电阻R13连接，晶体管Q2的发射极接地。
6.根据权利要求1或2或4所述的一种用于Wi-SUN网络掉电上报的***，其特征在于，所述储能模块（5）包括若干个超级电容器。
7.根据权利要求1或2所述的一种用于Wi-SUN网络掉电上报的***，其特征在于，所述外部电源模块（1）包括外部供电单元（8）和降压单元（9），所述外部供电单元（8）通过所述降压单元（9）与所述Wi-SUN通信模块（3）连接。
8.一种用于Wi-SUN网络掉电上报的方法，利用如权利要求1-7所述的任意一项***，其特征在于，包括如下步骤：
S1：电压监测模块（2）检测到外部电源模块（1）供电电压低于阈值；
S2：电压监测模块（2）通过比较器输入端向Wi-SUN通信模块（3）发出数据上报指令；
S3：充电控制模块（4）关闭储能模块（5）的充电通道；
S4：储能模块（5）通过放电控制模块（6）和升压模块（7）为Wi-SUN通信模块（3）供电；
S5：Wi-SUN通信模块（3）将当前数据上报至后台控制中心。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115190378A (zh) * 2022-07-12 2022-10-14 安徽南瑞中天电力电子有限公司 一种基于wi-sun通信方式的数据采集终端
WO2024087414A1 (zh) * 2022-10-27 2024-05-02 杭州粒合信息科技有限公司 一种Wi-SUN网络提升掉电信息上报率的方法、***、设备及介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107222028A (zh) * 2017-08-09 2017-09-29 青岛东软载波科技股份有限公司 一种用电信息采集设备停电上报实现方法及电路
CN108110899A (zh) * 2018-02-08 2018-06-01 北京智芯微电子科技有限公司 一种支持停电事件上报的通信模块及***
CN209298984U (zh) * 2018-12-26 2019-08-23 南京南瑞微电子技术有限公司 智能电表的停电上报通信模块及停电上报***
CN110224479A (zh) * 2019-05-22 2019-09-10 珠海格力电器股份有限公司 一种掉电保护装置、控制***及其掉电保护方法
CN111211602A (zh) * 2020-03-05 2020-05-29 威胜信息技术股份有限公司 一种超级电容充放电模块、充放电方法和电力终端
CN111786552A (zh) * 2020-07-15 2020-10-16 河南许继仪表有限公司 一种基于超级电容的升压电路

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107222028A (zh) * 2017-08-09 2017-09-29 青岛东软载波科技股份有限公司 一种用电信息采集设备停电上报实现方法及电路
CN108110899A (zh) * 2018-02-08 2018-06-01 北京智芯微电子科技有限公司 一种支持停电事件上报的通信模块及***
CN209298984U (zh) * 2018-12-26 2019-08-23 南京南瑞微电子技术有限公司 智能电表的停电上报通信模块及停电上报***
CN110224479A (zh) * 2019-05-22 2019-09-10 珠海格力电器股份有限公司 一种掉电保护装置、控制***及其掉电保护方法
CN111211602A (zh) * 2020-03-05 2020-05-29 威胜信息技术股份有限公司 一种超级电容充放电模块、充放电方法和电力终端
CN111786552A (zh) * 2020-07-15 2020-10-16 河南许继仪表有限公司 一种基于超级电容的升压电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
段玉春: "电子与电子线路技术手册", 内蒙古人民出版社, pages: 257 - 259 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115190378A (zh) * 2022-07-12 2022-10-14 安徽南瑞中天电力电子有限公司 一种基于wi-sun通信方式的数据采集终端
WO2024087414A1 (zh) * 2022-10-27 2024-05-02 杭州粒合信息科技有限公司 一种Wi-SUN网络提升掉电信息上报率的方法、***、设备及介质

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