一种低功耗无线智能电子井盖的制作方法

本实用新型涉及到应用于电力隧道的无线电子井盖，特别是一种无线智能电子井盖。

背景技术：

随着全国城市基建力度越来越大，井盖作为现代城市建设的一个重要基础设施，城市街道街道井盖丢失现象严重，给市民出行带来不便和安全隐患，具有防盗功能的电子井盖为有线和无线的电子井盖，有线电子井盖现场施工复杂，施工成本高，而无线电子井盖多为电池组供电，这样电池的使用寿命是一个比较重要的问题，因此需要一种实现电子井盖低功耗措施，降低井盖的耗电量，延长电池在电子井盖中使用寿命，延长换电池的更换时间。

技术实现要素：

实用新型目的：

本实用新型提供一种低功耗无线智能电子井盖，其目的是解决以往所存在的问题。

技术方案：

一种低功耗无线智能电子井盖，其特征在于：该井盖包括mcu控制单元模块、电池电量检测模块、电机控制模块、电机控制电路电源控制电路、无线通讯模块、无线通讯模块电源控制电路、位置传感器模块、位置传感器电源控制电路、加速模块和电池组供电模块；

其中mcu控制单元模块与电池电量检测模块、电机控制模块、电机控制电路电源控制电路、无线通讯模块、无线通讯模块电源控制电路、位置传感器模块、位置传感器电源控制电路和加速模块电气连接；

电池组供电模块与电池电量检测模块、电机控制电路电源控制电路、无线通讯模块电源控制电路和位置传感器电源控制电路电气连接。

该井盖还包括电池欠压保护电路，电池欠压保护电路与电池组供电模块连接。

mcu控制器为stm32l476，是基于高性能armcoretex-m432位risc内核的超低功耗微控制器，工作频率高达80mhz。

电池电量检测模块通过无线通讯技术传至上位机。

电机控制模块为用于控制无线电子井盖锁的开锁和关锁操作的模块；

电机控制模块电源控制电路为用于提供电机工作的电压和电流的模块；

无线通讯模块采用nb-iot的通讯技术，将井盖的实时状态、报警信息、位置信息传至服务器,无线通讯模块与mcu微控制器通过串口交叉相连；

无线通讯模块电源控制电路用于提供无线通讯模块正常工作时发射和接受数据的电压和电流；

位置传感器模块为霍尔传感器，属于用于检测锁的状态的模块；

位置传感器电源控制电路为用于提供位置传感器正常工作时的电压和电流的模块；

加速模块为用于检测井盖实时状态的模块；

电池欠压保护电路为当电池电压低于4.3v时，断开电池与其他电路的电气连接的电路；

电池组供电模块为为整个电子井盖提供电源的模块。

优点效果：

为了解决无线电子井盖电池使用时间短，待机功耗大问题，本实用公布了一种实现超低功耗的控制方法，该设备包括，mcu为控制单元模块1：电池电量检测模块2，电机控制模块3，电机控制电路电源控制电路4，无线通讯模块5，无线通讯模块电源控制电路6，位置传感器模块7，位置传感器电源控制电路8，加速模块9，电池欠压保护电路10，电池组供电模块11，根据电子井盖待机工作时间＝电池容量/平均功耗，在电池容量一定的情况下，通过降低电子井盖平均功耗，可延长电子井盖待机时间、延长电池的实用寿命。本实用新型通过选用低功耗电源芯片以及mcu微控制器的工作状态现场情况来控制各模块电源打开和关闭等方法，降低了盖子井盖的平均功耗，延长了电子井盖更换电池的时间，节省能源。

优点及效果

本实用新型提供一种无线智能电子井盖及其低功耗的控制方法，通过该控制方法，可实现延长无线电子井盖使用时间，降低无线电子井盖功耗，延长更换电池组的更换时间，节省人力成本。

附图说明

下面结合附图与具体实施方法对本实用新型做进一步的说明

图1为本实用新型无线电子井盖内部功能框图

图2为本实用新型控制流程图。

具体实施方式

本实用新型提供一种低功耗无线智能电子井盖，本实用新型包括：mcu为控制单元模块1：电池电量检测模块2，电机控制模块3，电机控制电路电源控制电路4，无线通讯模块5，无线通讯模块电源控制电路6，位置传感器模块7，位置传感器电源控制电路8，加速模块9，电池欠压保护电路10，电池组供电模块11其中mcu为控制单元模块1与电池电路检测模块2，电机控制模块3，电机控制电路电源控制电路4，无线通讯模块5，无线通讯模块电源控制电路6，位置传感器模块7，位置传感器电源控制电路8，加速模块9电气连接，电池组模块11与电池电路检测模块2，电机控制电路电源控制电路4，无线通讯模块电源控制电路6，位置传感器电源控制电路8，加速模块9电气连接。

mcu为控制器1为stm32l476是基于高性能armcoretex-m432位risc内核的超低功耗微控制器，工作频率高达80mhz。

电池电量检测模块2：用于检测电池电量，通过无线通讯技术传至上位机，提示工作人员电池剩余电量情况。

电机控制模块3：用于控制无线电子井盖锁的开锁和关锁操作

电机控制电路电源控制电路4:用于提供电机工作的电压和电流

无线通讯模块5：采用nb-iot的通讯技术，将井盖的实时状态、报警信息、位置信息传至服务器,与mcu微控制器通过串口交叉相连。

无线通讯模块电源控制电路6：用于提供无线通讯模块正常工作是发射和接受数据的电压和电流

位置传感器模块7：霍尔传感器，用于检测锁的状态的模块

位置传感器电源控制电路8：用于提供位置传感器正常工作时的电压和电流

加速模块9：用于检测井盖实时状态，如震动、敲击、移动、破坏倾斜等报警信息。

电池欠压保护电路10：当电池电压低于4.3v，该部分断开电池与其他电路的电气连接。

电池组供电模块11：为整个电子井盖提供电源

硬件电路的低功耗选择：

电池采用大容量16ah的锂亚硫酰氯电池，mcu微控制器采用超低功耗的stm32l476单片机，设计高效率电源转换电路，选用低功耗的dc-dc电源芯片，静态工作电流20ua

低功耗待机方法步骤如下：

13初始化电子井盖程序，14打开无线通讯模块电源，15打开位传感器模块电源，16读取位置传感器信息(锁杆状态)，17打开舵机控制模块电源，18读取电池电量信息，19读取加速度模块数据，20开机无线通讯模块，建立连接，21将信息上传至服务器，22工作人员根据井盖信息设置井盖状态，将井盖上锁，23该井盖进入布防状态，24关闭无线通讯模块电源，25关闭位置传感器电源，26关闭舵机控制模块电源，30s后27该井盖进入低功耗休眠模式。

28当该电子井盖受到外力破坏、震动、敲击或非法移动时井盖由低功耗休眠模式退出，32打开位置传感器模块电源，31读取锁杆实时状态，30读取加速度模块的实时数据，33判断数据是否异常，异常34打开无线通讯模块开机无线通讯模块，35无线通讯模块建立网络连接，36将数据上传至服务器，37工作人员根据信息及时进行报警处理，38结束，33判断报警为唤醒强度，则进入23井盖布防状态。

无线电子井盖布防后，30s电子井盖进入休眠模式，mcu微控制器将电机驱动模块、无线通讯模块、位置传感器模块、电池电量检测模电源关断，保留加速度检测模块，加速度模块进入休眠模式，该电子井盖每天自动唤醒一次，唤醒后一次打开电池电量检测模块，读取电池电量信息，打开位置传感器模块电源，读取锁杆状态，读取信息之后将电源关断，打开无线通讯模块电源，将位置信息、电池电量信息、锁杆状态通过无线通讯模块上传至服务器，30s后进入休眠状态，保留加速度模块电源，加速度模块进入休眠模式，此时mcu微控制器处于低功耗状态，此外进入低功耗状态的时间可以根据需求设定。当有外力破坏、震动、敲击或移动电子井盖时唤醒电子井盖，通过判断震动、破坏或敲击强度，超过阈值后，mcu为控制将电池电量检测模块、无线通讯模块、位置传感器模块电源打开，mcu读取电池电量检测模块和位置传感器相关数据，并将报警信息打包上传服务器。当报警数据没有超过阈值，不打电池电量检测模块、无线通讯模块、位置传感器模块电源。

实现远程开关锁命令时，mcu退出休眠模式，mcu微控制器将无线通讯模块、电机控制模块、位置传感器模块电源依次打开。指令执行完成后，先关闭电机控制模块电源，读取位置传感器锁杆状态后，将位置传感器模块电源关断，通过无线通讯模块，将以上信息传至服务器，完成数据传输后，将关闭无线通讯模块电源。15s后电子井盖进入休眠模式，处于低功耗状态，此外进入低功耗状态的时间可以根据需求来设定。