GNSS 地表位移監(jiān)測(cè)儀:低耗自立供電架構(gòu),野外長(zhǎng)期部署無(wú)憂運(yùn)行
競(jìng)道光電 JD-WY1 匠心打造,精益求精。絕大多數(shù)地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)位都選址在偏遠(yuǎn)山區(qū)、深山隱患區(qū)、荒野岸坡、郊外礦區(qū)等遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)市電網(wǎng)絡(luò)的野外區(qū)域,這類場(chǎng)地布線供電難度大、施工成本高、后期線路維護(hù)困難,傳統(tǒng)依賴外接市電供電的監(jiān)測(cè)設(shè)備根本無(wú)法滿足長(zhǎng)期布設(shè)需求。這款 GNSS 地表位移監(jiān)測(cè)儀采用全新低耗自立供電架構(gòu),從硬件芯片選型、系統(tǒng)運(yùn)行程序、儲(chǔ)能供電系統(tǒng)三大維度完成節(jié)能優(yōu)化,搭配一體化自主儲(chǔ)能供電組合,擺脫對(duì)市政市電線路的依賴,實(shí)現(xiàn)野外監(jiān)測(cè)站點(diǎn)無(wú)人值守、長(zhǎng)年穩(wěn)定自主供電運(yùn)行,適配各類無(wú)電源野外場(chǎng)地長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)部署需求。

一、整機(jī)低功耗硬件與軟件雙重優(yōu)化設(shè)計(jì)
在硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面,設(shè)備核心運(yùn)算主板全面選用工業(yè)級(jí)超低功耗處理芯片,剔除傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)備中高能耗冗余元器件,從硬件源頭大幅降低基礎(chǔ)待機(jī)功耗與常態(tài)工作功耗。設(shè)備內(nèi)部信號(hào)接收模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、無(wú)線傳輸模塊均經(jīng)過(guò)節(jié)能調(diào)校,在保障監(jiān)測(cè)精度與信號(hào)穩(wěn)定性不受影響的前提之下,最大限度壓縮硬件運(yùn)行電能損耗,讓設(shè)備日常靜態(tài)待機(jī)功耗控制在極低范圍之內(nèi),常態(tài)數(shù)據(jù)采集運(yùn)行功耗遠(yuǎn)低于同類型常規(guī)監(jiān)測(cè)設(shè)備。
在軟件程序管控層面,設(shè)備搭載智能功耗管理系統(tǒng),內(nèi)置智能休眠與自主喚醒運(yùn)行邏輯,成為節(jié)能降耗的核心手段。在監(jiān)測(cè)點(diǎn)位處于穩(wěn)定無(wú)異動(dòng)狀態(tài)、無(wú)需高頻輸出數(shù)據(jù)的時(shí)段,系統(tǒng)自動(dòng)控制非核心功能模塊進(jìn)入休眠斷電狀態(tài),僅保留定位信號(hào)接收與基礎(chǔ)狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能運(yùn)行,最大限度縮減電能消耗;當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到位移數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動(dòng)變化,或是到達(dá)預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)上傳節(jié)點(diǎn)、采樣采集節(jié)點(diǎn)時(shí),設(shè)備可在極短時(shí)間內(nèi)快速完成喚醒,恢復(fù)全功能正常監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài),完成數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算、上傳工作,任務(wù)結(jié)束之后再次自動(dòng)回歸低功耗休眠模式,實(shí)現(xiàn)運(yùn)行功耗動(dòng)態(tài)智能管控。
除此之外,設(shè)備還支持通信功耗優(yōu)化策略,可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)弱,自動(dòng)調(diào)節(jié)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功率,信號(hào)良好時(shí)降低傳輸功率節(jié)省電量,信號(hào)偏弱時(shí)適度提升功率保障數(shù)據(jù)正常傳出,在通信穩(wěn)定與節(jié)能省電之間找到最佳平衡,整機(jī)低功耗運(yùn)行體系。
二、自立一體化儲(chǔ)能供電系統(tǒng)組成與運(yùn)行模式
整套自立供電架構(gòu)以高效光能采集組件搭配大容量?jī)?chǔ)能電池為核心組成部分,搭建起自給自足的野外獨(dú)立供電體系。設(shè)備配套搭載高轉(zhuǎn)化率光能采集板,能夠充分利用野外充足的自然光照資源,白天時(shí)段快速將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能,一方面直接供給監(jiān)測(cè)儀日常運(yùn)行使用,另一方面將多余電能實(shí)時(shí)儲(chǔ)存至儲(chǔ)能電池內(nèi)部,完成電能儲(chǔ)備工作。
儲(chǔ)能電池選用耐低溫、長(zhǎng)循環(huán)壽命、環(huán)境適應(yīng)性的專用儲(chǔ)能電芯,可適應(yīng)野外高溫暴曬、嚴(yán)寒霜凍等溫度環(huán)境,充放電性能穩(wěn)定,使用壽命長(zhǎng)久。整套供電系統(tǒng)搭載智能充放電管理模塊,可自動(dòng)管控充電速度、放電輸出電壓與輸出電流,有效避免過(guò)充、過(guò)放、電壓不穩(wěn)等問(wèn)題,全面保護(hù)儲(chǔ)能電池使用壽命與設(shè)備用電安全。
整套自立供電模式分為日常光照供電模式與陰雨無(wú)光照應(yīng)急供電模式,晴好天氣依靠光能實(shí)時(shí)供電同時(shí)完成儲(chǔ)能;遇到連續(xù)陰雨、大霧、暴雪等長(zhǎng)期無(wú)光照天氣時(shí),設(shè)備自動(dòng)切換至儲(chǔ)能電池放電供電模式,依靠前期儲(chǔ)存的充足電能維持全時(shí)段正常監(jiān)測(cè)運(yùn)行,可滿足數(shù)十天以上無(wú)日照環(huán)境下不間斷穩(wěn)定工作,解決野外斷電停機(jī)、監(jiān)測(cè)中斷的難題。
三、野外復(fù)雜環(huán)境供電適配防護(hù)能力
野外監(jiān)測(cè)場(chǎng)地不僅供電條件匱乏,自然環(huán)境條件也十分惡劣,風(fēng)吹雨淋、紫外線暴曬、晝夜溫差大、雷電侵?jǐn)_等因素,都會(huì)對(duì)供電組件與監(jiān)測(cè)設(shè)備造成損傷。這款地表位移監(jiān)測(cè)儀的自立供電整套組件均采用高等級(jí)戶外防水防塵防護(hù)外殼,能夠抵御雨水浸泡、沙塵侵蝕,適配露天全天候布設(shè)環(huán)境。
光能采集板表面采用耐磨抗老化防護(hù)面板,可抵御長(zhǎng)期戶外紫外線照射,防止板面老化發(fā)黃降低光電轉(zhuǎn)化效率,保障長(zhǎng)期光能采集效率穩(wěn)定;儲(chǔ)能電池安置在密封保溫防護(hù)艙內(nèi)部,內(nèi)置溫度自適應(yīng)調(diào)節(jié)組件,在極寒區(qū)域可自動(dòng)啟動(dòng)低溫補(bǔ)溫功能,避免低溫環(huán)境造成電池儲(chǔ)電能力下降、放電受阻;在高溫暴曬區(qū)域可完成通風(fēng)散熱,防止電池高溫過(guò)熱出現(xiàn)安全隱患,讓整套供電系統(tǒng)在南北不同氣候區(qū)域、不同野外惡劣環(huán)境中都能穩(wěn)定發(fā)揮供電作用。
同時(shí)設(shè)備配套簡(jiǎn)易防雷防護(hù)結(jié)構(gòu),可有效規(guī)避野外雷雨天氣雷擊造成的供電系統(tǒng)損壞、設(shè)備電路燒毀等故障,進(jìn)一步提升野外自立供電運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性,讓監(jiān)測(cè)站點(diǎn)無(wú)懼野外惡劣環(huán)境侵?jǐn)_,長(zhǎng)久保持正常供電監(jiān)測(cè)狀態(tài)。
四、低耗自立供電架構(gòu)帶來(lái)部署與運(yùn)維優(yōu)勢(shì)
從項(xiàng)目施工部署層面來(lái)看,依托低耗自立供電架構(gòu),野外地表位移監(jiān)測(cè)站點(diǎn)在布設(shè)施工過(guò)程中,無(wú)需開挖電纜溝槽、鋪設(shè)供電線路、搭建變電輔助設(shè)施,大幅簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)施工流程,縮短項(xiàng)目施工周期,極大降低野外監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)的整體施工成本與人力投入,即便是地處偏遠(yuǎn)、交通閉塞的深山險(xiǎn)地,也可以快速完成設(shè)備安裝部署,快速搭建全域地表位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。
從后期日常運(yùn)維層面分析,脫離市電供電之后,杜絕了野外供電線路老化破損、線路被盜、線路故障斷電等一系列供電類故障問(wèn)題,大幅減少運(yùn)維人員奔赴偏遠(yuǎn)現(xiàn)場(chǎng)排查供電故障的工作頻次。加上設(shè)備本身超低的電能消耗速度,儲(chǔ)能電池充放電循環(huán)次數(shù)高、使用壽命長(zhǎng),數(shù)年之內(nèi)無(wú)需頻繁更換電池配件,極大縮減后期設(shè)備運(yùn)維物資成本與人工運(yùn)維成本,讓大范圍野外自動(dòng)化監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
從監(jiān)測(cè)工作連續(xù)性層面來(lái)講,穩(wěn)定可靠的自立供電模式,從根源上保障 GNSS 地表位移監(jiān)測(cè)儀二十四小時(shí)不間斷持續(xù)運(yùn)行,不會(huì)因?yàn)橥獠抗╇娭袛喑霈F(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)斷層、安全預(yù)警失效等嚴(yán)重問(wèn)題,確保地表位移變化數(shù)據(jù)完整連續(xù)記錄,時(shí)刻堅(jiān)守野外地質(zhì)安全、工程結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)防線。
五、多領(lǐng)域野外場(chǎng)景全面普及應(yīng)用
憑借低耗自立供電的核心優(yōu)勢(shì),該款地表位移監(jiān)測(cè)儀已經(jīng)大規(guī)模投入各類無(wú)電源野外監(jiān)測(cè)場(chǎng)景之中。在地質(zhì)災(zāi)害防治領(lǐng)域,廣泛布設(shè)在偏遠(yuǎn)山體滑坡隱患點(diǎn)、崩塌危險(xiǎn)區(qū)域、采空沉降區(qū)等場(chǎng)地,自主供電完成常年地表位移監(jiān)測(cè);在水利監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,部署在遠(yuǎn)離村落的河道岸坡、庫(kù)區(qū)周邊荒野地帶,全天候監(jiān)測(cè)堤岸地表形變狀態(tài)。
在礦山生態(tài)安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,用于露天礦山邊坡、排土場(chǎng)野外點(diǎn)位監(jiān)測(cè),適配礦區(qū)偏遠(yuǎn)無(wú)電場(chǎng)地布設(shè);在林業(yè)山區(qū)、野外公路沿線等場(chǎng)景中也得到大量普及使用。隨著野外智慧監(jiān)測(cè)行業(yè)不斷發(fā)展,低功耗自立供電架構(gòu)已然成為野外自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備的主流發(fā)展方向,這款 GNSS 地表位移監(jiān)測(cè)儀依靠成熟穩(wěn)定的供電運(yùn)行模式,持續(xù)助力各類野外無(wú)人值守監(jiān)測(cè)項(xiàng)目落地實(shí)施,為野外安全監(jiān)測(cè)事業(yè)提供堅(jiān)實(shí)可靠的硬件供電保障。
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