一種基于物聯(lián)網(wǎng)的自供電定位通信裝置的制作方法

本發(fā)明涉及智能電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于物聯(lián)網(wǎng)的自供電定位通信裝置。

背景技術(shù)：

進(jìn)入 21 世紀(jì)后，人類社會(huì)高速發(fā)展，同時(shí)卻帶來了眾多的能源和環(huán)境問題。在有限的可利用能源和環(huán)境保護(hù)的雙重制約面前，人類面臨著實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑劃。能源和環(huán)境問題越來越突出，主要表現(xiàn)在傳統(tǒng)能源的不斷減少及其對環(huán)境造成的危害日益突出。為了解決能源危機(jī)，全世界都把目光投向了新能源，人們希望新能源能夠緩解目前緊張的能源供應(yīng)。因此，環(huán)境中的微乳能量也稱為了人們的關(guān)注焦點(diǎn)，人們希望將環(huán)境中的振動(dòng)能、潮汐能、電磁能、太陽能加以收集，通過技術(shù)處理后能夠給低功耗的器件利用。

隨著社會(huì)的發(fā)展，傳統(tǒng)化石燃料日漸枯竭，環(huán)境問題越來越突出。為了減少環(huán)境污染， 尋找可替代的清潔能源，科學(xué)家們提出了各種能量轉(zhuǎn)換方案，如：太陽能發(fā)電，潮汐發(fā)電，風(fēng)能及核能等。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，無線傳感器技術(shù)已經(jīng)滲透到我們生活的各個(gè)方面。無線通信已經(jīng)逐步發(fā)展到能為人和物之間即時(shí)通信的物聯(lián)網(wǎng)，但與此同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)的總體的穩(wěn)定性和可持續(xù)發(fā)展問題也越來越突出。與此同時(shí)，為了滿足人們生活和生產(chǎn)的需要，越來越多的傳感器需要被安放在人跡罕至或者環(huán)境惡劣的地區(qū)，這些地區(qū)惡劣的環(huán)境決定了人們使用的化學(xué)電池為無線傳感器節(jié)點(diǎn)供電是有著先天的不足，因?yàn)樵谶@些地區(qū)更換化學(xué)電池往往是一件不太可能的事情。

盡管化學(xué)能電池因其方便的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，但是其有著自身的局限性?；瘜W(xué)能電池供電這種方式一直工作可靠，但傳感器網(wǎng)絡(luò)的可用壽命取決于電池的可用壽命。這些電池一般能持續(xù)工作 3 ～ 5 年時(shí)間，在每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)中，都屬于昂貴的組件。在有一些應(yīng)用中難以更換電池，而且更換電池費(fèi)用高昂。因此，人們希望能實(shí)現(xiàn)傳感器的自供電，將自供電系統(tǒng)用在傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，可取代電池或延長電池的使用壽命。

近年來兒童、老人、大學(xué)生失聯(lián)事件時(shí)有發(fā)生，如何及時(shí)定位失聯(lián)者和失聯(lián)者遇緊急情況及時(shí)發(fā)出請求信號是一個(gè)亟待解決的問題。可穿戴定位設(shè)備是一個(gè)較好的解決方案，目前市場可見定位手表、定位鞋、定位書包等產(chǎn)品。

但這些產(chǎn)品的供能方式大多采用電池供電或外接充電器供電，電源續(xù)航能力不足，在戶外探險(xiǎn)者掉隊(duì)或遇到意外、老人或兒童迷路或遇到危險(xiǎn)、臥底警察遇到危險(xiǎn)、重要人物或高收入人群被綁架等諸多情況中，一旦定位設(shè)備的電源耗盡，用戶是無法及時(shí)給定位設(shè)備充電的，從而影響了定位設(shè)備的使用，大大限制了突發(fā)情況的營救時(shí)間，給用戶帶來了諸多不便并且可能危及用戶的生命安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的自供電定位通信裝置，本裝置可持續(xù)提供供電，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位、實(shí)時(shí)通信且結(jié)構(gòu)簡單。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明提出的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的自供電定位通信裝置，包括電源裝置、GPS定位模塊、無線通信模塊、發(fā)射器模塊和接收器模塊；所述電源裝置包括壓電發(fā)電模塊和儲(chǔ)能模塊電路，所述壓電發(fā)電模塊包括第一壓電層、橡膠隔層、第二壓電層和多個(gè)墊片，所述儲(chǔ)能模塊電路包括整流模塊、濾波模塊、降壓式變換模塊、儲(chǔ)能模塊和輸出控制模塊，所述發(fā)射器模塊包括發(fā)射器控制電路、發(fā)射器前級放大電路、發(fā)射器音頻信號編碼調(diào)制電路、發(fā)射器功率放大電路、發(fā)射器耳機(jī)和發(fā)射器麥克風(fēng)，所述接收器模塊包括接收器控制電路、接收器高頻放大電路、接收器音頻信號解碼調(diào)制電路、接收器濾波電路、接收器前置放大電路、接收器功率放大電路和接收器耳機(jī)；其中，

橡膠隔層設(shè)置在第一壓電層和第二壓電層之間，墊片設(shè)置在第二壓電層下；壓電發(fā)電模塊、整流模塊、濾波模塊、降壓式變換模塊、輸出控制模塊依次順序連接，儲(chǔ)能模塊和整流模塊連接，輸出控制模塊與GPS定位模塊、無線通信模塊分別連接，GPS定位模塊與無線通信模塊連接；發(fā)射器麥克風(fēng)、發(fā)射器耳機(jī)、發(fā)射器音頻信號編碼調(diào)制電路、發(fā)射器功率放大電路分別與發(fā)射器前級放大電路連接，發(fā)射器控制電路與發(fā)射器音頻信號編碼調(diào)制電路連接；接收器控制電路與接收器音頻信號解碼調(diào)制電路連接，接收器高頻放大電路、接收器音頻信號解碼調(diào)制電路、接收器濾波電路、接收器前置放大電路、接收器功率放大電路、接收器耳機(jī)依次順序連接，接收器高頻放大電路、發(fā)射器功率放大電路分別與無線通信模塊連接。

作為本發(fā)明所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的自供電定位通信裝置進(jìn)一步優(yōu)化方案，無線通信模塊為藍(lán)牙模塊。

作為本發(fā)明所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的自供電定位通信裝置進(jìn)一步優(yōu)化方案，無線通信模塊為ZigBee模塊。

作為本發(fā)明所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的自供電定位通信裝置進(jìn)一步優(yōu)化方案，墊片為兩個(gè)，墊片分別設(shè)置在第二壓電層下的兩側(cè)。

作為本發(fā)明所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的自供電定位通信裝置進(jìn)一步優(yōu)化方案，還包括按鍵模塊和LED燈，輸出控制模塊、按鍵模塊、LED燈依次順序連接。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

（1）本裝置利用電源裝置中的壓電發(fā)電模塊將壓力產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，這種機(jī)械能隨時(shí)隨地都能產(chǎn)生，從而能夠持續(xù)地為其他各模塊供電；

（2）本裝置能夠?yàn)殡娮釉O(shè)備持續(xù)供電，實(shí)現(xiàn)無需外接充電且可實(shí)時(shí)定位、通信；

（3）本裝置結(jié)構(gòu)簡單、方便實(shí)用。

附圖說明

圖1是本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是發(fā)射器模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是接收器模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

如圖1所示是本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，一種基于物聯(lián)網(wǎng)的自供電定位通信裝置，其特征在于，包括電源裝置、GPS定位模塊、無線通信模塊、發(fā)射器模塊和接收器模塊；所述電源裝置包括壓電發(fā)電模塊和儲(chǔ)能模塊電路，所述壓電發(fā)電模塊包括第一壓電層、橡膠隔層、第二壓電層和多個(gè)墊片，所述儲(chǔ)能模塊電路包括整流模塊、濾波模塊、降壓式變換模塊、儲(chǔ)能模塊和輸出控制模塊，圖2是發(fā)射器模塊結(jié)構(gòu)示意圖，所述發(fā)射器模塊包括發(fā)射器控制電路、發(fā)射器前級放大電路、發(fā)射器音頻信號編碼調(diào)制電路、發(fā)射器功率放大電路、發(fā)射器耳機(jī)和發(fā)射器麥克風(fēng)，圖3是接收器模塊結(jié)構(gòu)示意圖，所述接收器模塊包括接收器控制電路、接收器高頻放大電路、接收器音頻信號解碼調(diào)制電路、接收器濾波電路、接收器前置放大電路、接收器功率放大電路和接收器耳機(jī)；其中，

橡膠隔層設(shè)置在第一壓電層和第二壓電層之間，墊片設(shè)置在第二壓電層下；壓電發(fā)電模塊、整流模塊、濾波模塊、降壓式變換模塊、輸出控制模塊依次順序連接，儲(chǔ)能模塊和整流模塊連接，輸出控制模塊與GPS定位模塊、無線通信模塊分別連接，GPS定位模塊與無線通信模塊連接；發(fā)射器麥克風(fēng)、發(fā)射器耳機(jī)、發(fā)射器音頻信號編碼調(diào)制電路、發(fā)射器功率放大電路分別與發(fā)射器前級放大電路連接，發(fā)射器控制電路與發(fā)射器音頻信號編碼調(diào)制電路連接；接收器控制電路與接收器音頻信號解碼調(diào)制電路連接，接收器高頻放大電路、接收器音頻信號解碼調(diào)制電路、接收器濾波電路、接收器前置放大電路、接收器功率放大電路、接收器耳機(jī)依次順序連接，接收器高頻放大電路、發(fā)射器功率放大電路分別與無線通信模塊連接。

橡膠隔層用于將第一壓電層和第二壓電層之間分隔開以避免相互間的磨損，墊片可用于增加第一壓電層和第二壓電層的變形量，以提高發(fā)電效率。當(dāng)?shù)谝粔弘妼雍偷诙弘妼邮艿秸駝?dòng)壓力時(shí)，發(fā)生彎曲變形，即產(chǎn)生電壓輸出至整流單元；

整流模塊，用于對電壓進(jìn)行整流處理，輸出整流后的直流電至濾波模塊和儲(chǔ)能模塊；

濾波模塊，用于對直流電進(jìn)行濾波，輸出濾波后的直流電至降壓式變換模塊；

降壓式變換模塊，用于對濾波后的直流電進(jìn)行限壓處理，輸出限壓后的直流電至輸出控制模塊；

輸出控制模塊，用于對限壓后的直流電進(jìn)行穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)定的電壓至GPS定位模塊、無線通信模塊供電；

所述限壓后的直流電若低于儲(chǔ)能單元的儲(chǔ)能電壓時(shí)，所述儲(chǔ)能模塊對整流模塊放電。

GPS定位模塊進(jìn)行定位并通過無線通信模塊發(fā)送定位信號至外部的監(jiān)測終端，監(jiān)測終端處的監(jiān)測者即可實(shí)時(shí)得到位置信息。

發(fā)射器模塊可將信號通過無線通信模塊傳輸至其它人所持有的設(shè)備中接收器模塊，隨時(shí)保持人員之間的聯(lián)系，提高了使用的便利性。

無線通信模塊可為藍(lán)牙模塊、ZigBee模塊或者WIFI模塊。

其中的墊片最佳為兩個(gè)，墊片分別設(shè)置在第二壓電層下的兩側(cè)，最大的增加第一壓電層和第二壓電層的變形量。

本發(fā)明還包括按鍵模塊和LED燈，輸出控制模塊、按鍵模塊、LED燈依次順序連接。通過按鍵模塊控制LED燈的亮滅。

以上所述僅是本發(fā)明的部分實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。