專利名稱：基于電池的供電裝置及其供電控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于電池的供電裝置，同時也涉及使目標設(shè)備如光纖通話柱裝置 實現(xiàn)超低功率損耗的供電控制方法，屬于電池能量管理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
經(jīng)過長期的建設(shè)，我國鐵路系統(tǒng)已經(jīng)建成了一張覆蓋全國完整且獨立的鐵路通信 網(wǎng)絡(luò)。但是，目前鐵路區(qū)間通信(包括隧道應(yīng)急通信)仍然嚴重依賴于現(xiàn)有鐵路沿線敷設(shè) 的銅質(zhì)電纜，通信手段較為落后。具體而言，為了滿足鐵路區(qū)間通信的要求，在鐵路沿線鋪設(shè)有各種銅質(zhì)電纜。在2 個車站之間每隔1.5公里左右引出4對抽頭，這4對抽頭被固定在鐵路旁邊的柱子上，主 要用于區(qū)間電話接入、故障電話和自動電話接入，鐵路行業(yè)上把它稱為區(qū)間通話柱。目前， 常用的區(qū)間通話柱多采用傳輸線遠程饋電或者使用外部電源短時供電的供電方式。這種 供電方式存在如下的問題1.傳輸線遠程饋電提供的電壓功率受限，且穩(wěn)定性較差；2.由 工作人員攜帶外部電源短時間為區(qū)間通話柱供電，很難確保電源與區(qū)間通話柱的當前可用 性。在緊急事件突發(fā)的情況下，無法保證電源和區(qū)間通話柱能夠及時投入使用；3.使用內(nèi) 置電池長期為區(qū)間通話柱供電，在電池的能源消耗上和更換周期上會帶來很大的人力物力 損耗，實施成本較高。隨著中國高速鐵路的興起，鐵路通信系統(tǒng)正朝著IP化、寬帶化、綜合化、智能化的 方向迅速發(fā)展。原有鐵路區(qū)間電話用作區(qū)間聯(lián)絡(luò)、故障上報的重要技術(shù)手段，隨著銅纜線路 的逐年老化及高額的維護費用，將逐漸被淘汰。同時，為適應(yīng)區(qū)間寬帶化的要求，需要在各 區(qū)間通話柱接入點提供足夠的接入帶寬。而近十年來光通信系統(tǒng)在民用接入通信領(lǐng)域的大 量運用，使光纜及設(shè)備價格大幅下降。因此采用基于光網(wǎng)絡(luò)的區(qū)間接入設(shè)備成為替代原有 區(qū)間電纜通話系統(tǒng)的首選。在申請?zhí)枮?00710121711.4的中國發(fā)明專利申請中，提供了一種鐵路通信的方 法及系統(tǒng)。該鐵路通信系統(tǒng)包括設(shè)置在車站或GSM-R基站的光線路終端設(shè)備，光線路終端 設(shè)備與車站或GSM-R基站的外部網(wǎng)連接；在車站或GSM-R基站之間的區(qū)間部署并且通過光 纖與光線路終端設(shè)備連接的光纖通話柱裝置；以及，與光纖通話柱裝置連接的光網(wǎng)絡(luò)單元。 由于采用將EPON技術(shù)應(yīng)用到鐵路沿線的區(qū)間通信中，從而可提供足夠的傳輸帶寬，為區(qū)間 與車站或GSM-R基站之間多媒體信息的傳輸提供了基礎(chǔ)，并且可實現(xiàn)點對多點的鐵路區(qū)間 通信能力，提高了鐵路區(qū)間通信的可用性、可靠性、及時性。在申請人另案提出的發(fā)明專利申請“基于EPON網(wǎng)絡(luò)的鐵路區(qū)間寬帶通信系統(tǒng)、裝 置及方法”中，申請人對上述的光纖通話柱裝置作了進一步的改進。該光纖通話柱裝置包括 用于EPON網(wǎng)絡(luò)的ONU設(shè)備單元、IAD單元、通信接口、內(nèi)置電池和控制單元，其中控制單元 由內(nèi)置電池供電，分別連接ONU設(shè)備單元和IAD單元。該光纖通話柱裝置一方面通過通信 接口掛接區(qū)間通信終端設(shè)備，另一方面通過分光器接入光網(wǎng)絡(luò)中。但是，針對上述光纖通話柱裝置的長期供電問題，現(xiàn)有技術(shù)中并沒有行之有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問題在于提供一種基于電池的供電裝置。該供電裝置 可以顯著降低電池電量的消耗，尤其適合在光纖通話柱裝置上使用。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供一種使目標設(shè)備實現(xiàn)超低功率損耗的 供電控制方法。為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案一種基于電池的供電裝置，其特征在于所述供電裝置包括內(nèi)置電池、外部電源接口、電源選擇模塊、斷電控制模塊、第一 電壓轉(zhuǎn)換模塊、第二電壓轉(zhuǎn)換模塊、CPU模塊和串口模塊；其中，所述內(nèi)置電池和所述外部電源接口作為電源輸入端，分別連接所述電源選擇模 塊；所述電源選擇模塊一方面連接所述斷電控制模塊，另一方面連接所述第二電壓轉(zhuǎn) 換模塊，所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊分別與所述CPU模塊和所述串口模塊進行連接，所述CPU模 塊分別與所述斷電控制模塊和所述串口模塊進行雙向的數(shù)據(jù)通信；所述斷電控制模塊與所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊進行連接，由所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊 向目標設(shè)備供電。其中，所述電源選擇模塊實現(xiàn)內(nèi)置電池和外部電源的互斥選擇，且外部電源的優(yōu) 先級高于所述內(nèi)置電池。所述CPU模塊經(jīng)所述串口模塊、所述目標設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)建立與網(wǎng)管系統(tǒng)的通信 連接，實現(xiàn)所述網(wǎng)管系統(tǒng)對所述目標設(shè)備供電情況的遠程控制。所述目標設(shè)備為光纖通話柱裝置或者區(qū)間通話柱。一種供電控制方法，基于上述的供電裝置實現(xiàn)，其特征在于包括如下步驟(1)當電源選擇模塊確定使用內(nèi)置電池時，輸入電壓的一路經(jīng)斷電控制模塊、第 一電壓轉(zhuǎn)換模塊向目標設(shè)備供電，另一路經(jīng)第二電壓轉(zhuǎn)換模塊后為CPU模塊和串口模塊供 電； (2)所述CPU模塊通過向所述斷電控制模塊發(fā)送控制指令，實現(xiàn)內(nèi)置電池向目標 設(shè)備供電的通斷；同時，所述CPU模塊通過向串口模塊發(fā)送控制指令，實現(xiàn)對串口模塊工作 狀態(tài)的控制；(3)設(shè)置所述CPU模塊工作狀態(tài)的定時切換，實現(xiàn)所述供電裝置對所述目標設(shè)備 的間歇式供電。其中，所述步驟(2)中，所述CPU模塊向所述串口模塊發(fā)送控制指令，使所述串口 模塊的工作時間同步于向所述目標設(shè)備供電的時間。所述步驟(3)中，當所述CPU模塊處于深度睡眠工作模式，且默認切換所述CPU模 塊工作狀態(tài)的時間尚未到達時，通過網(wǎng)管系統(tǒng)向所述CPU模塊發(fā)送喚醒CPU模塊的控制指 令，實現(xiàn)所述CPU模塊從深度睡眠工作模式向普通工作模式的轉(zhuǎn)換；或者，手動調(diào)節(jié)所述斷 電控制模塊中的供電開關(guān)，實現(xiàn)所述內(nèi)置電池向所述目標設(shè)備的供電。本發(fā)明采用內(nèi)置電池對目標設(shè)備進行供電，提高了輸入電壓的穩(wěn)定性、安全可靠性和便攜性。獨有的間歇式供電方式顯著降低了電池電量的消耗，使目標設(shè)備如光纖通話 柱裝置等實現(xiàn)了超低功率損耗。供電裝置所采用的多電源輸入選擇、內(nèi)置電池供電時間的 多重控制方式，為工程人員調(diào)試和檢修提供了極大的便利。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1為一種基于EPON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)的鐵路區(qū)間寬帶通信系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意 圖；圖2為本發(fā)明所提供的供電裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，在基于EPON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)的鐵路區(qū)間寬帶通信系統(tǒng)中，通過鐵路專 用的承載網(wǎng)實現(xiàn)多個區(qū)間通信終端設(shè)備之間的通信。該鐵路區(qū)間寬帶通信系統(tǒng)包括至少一 個中心裝置，其包括網(wǎng)絡(luò)交換機和中繼網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)交換機通過第一網(wǎng)絡(luò)接口與承載網(wǎng)連接， 中繼網(wǎng)關(guān)將網(wǎng)絡(luò)交換機連接到外部網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備。多個車站裝置分別設(shè)置在各鐵路車站處， 通過第二網(wǎng)絡(luò)接口連接到承載網(wǎng)。多個光纖通話柱裝置分別通過單方向或雙方向的光纖分 支連接到至少一個車站裝置，并且具有用于連接區(qū)間通信終端設(shè)備的接口。光纖通話柱裝置包括用于EPON網(wǎng)絡(luò)的ONU設(shè)備單元、IAD (綜合接入設(shè)備)單元、 各類通信接口、內(nèi)置電池和控制單元等，可以完全替代鐵路原有的區(qū)間通話柱。該控制單元 由內(nèi)置電池供電，并分別連接ONU設(shè)備單元和IAD單元，從而通過分光器接入光網(wǎng)絡(luò)中?？?制單元可以定時上報設(shè)備狀態(tài)和電池電量等信息到中心裝置的網(wǎng)管單元，不需要維護工程 師現(xiàn)場檢查。光纖通話柱裝置可以定時啟動和停止，也可以由中心裝置的網(wǎng)管單元通過控 制單元遠程控制光纖通話柱裝置的啟動和停止。光纖通話柱裝置的一個重要特點是由于鐵路沿線沒有電力支持，在正常情況下 光纖通話柱裝置處于深度睡眠狀態(tài)，由內(nèi)置電池供電，并由控制單元來定時喚醒、監(jiān)測和檢 查設(shè)備各種狀態(tài)，實時將數(shù)據(jù)上報給中心裝置的網(wǎng)管單元，維護人員可遠程確定現(xiàn)場的光 纖通話柱裝置是否處于可正常使用狀態(tài)。若現(xiàn)場人員需要使用時，可通過手動啟動，啟動喚 醒后光纖通話柱裝置處于工作狀態(tài)，之后可由人工、網(wǎng)管或由控制單元定時關(guān)閉，定時的時 間間隔由網(wǎng)管單元設(shè)置。光纖通話柱裝置還具有內(nèi)部電池電源接口、外部電池電源接口和交流電源接口。 為了給該光纖通話柱裝置提供長期、可靠的電源供應(yīng)，本發(fā)明專門提供了一種基于電池的 供電裝置。如圖2所示，該供電裝置至少包括內(nèi)置電池、外部電源接口、電源選擇模塊、斷電 控制模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊1 (DC/DC)、電壓轉(zhuǎn)換模塊2 (DC/DC)、CPU模塊和串口模塊。其中，內(nèi) 置電池和外部電源接口為該供電裝置的電源輸入端，分別連接電源選擇模塊。該電源選擇 模塊一方面連接斷電控制模塊，另一方面連接電壓轉(zhuǎn)換模塊2。電壓轉(zhuǎn)換模塊2分別與CPU 模塊和串口模塊進行連接。該CPU模塊分別與斷電控制模塊和串口模塊進行雙向的數(shù)據(jù)通 信。斷電控制模塊與電壓轉(zhuǎn)換模塊1進行連接，由電壓轉(zhuǎn)換模塊1分別向目標設(shè)備1和目 標設(shè)備2供電。串口模塊分別與目標設(shè)備1和目標設(shè)備2進行數(shù)據(jù)通信，以便獲得目標設(shè) 備的狀態(tài)信息。
需要說明的是，此處的目標設(shè)備1和目標設(shè)備2可以是上述的光纖通話柱裝置，也 可以是背景技術(shù)中提到的區(qū)間通話柱，還可以是其它的用電設(shè)備如通信基站等。因此，本供 電裝置并不限于給光纖通話柱裝置供電，給其它有類似需求的用電設(shè)備供電也是完全可行 的。另外，目標設(shè)備的數(shù)量也不限于本實施例中的兩個。根據(jù)供電裝置的供電能力和目標 設(shè)備的用電量，其數(shù)量調(diào)整為一個或者多個都是可行的。本供電裝置的工作過程是這樣的內(nèi)置電池和外部電源經(jīng)電源選擇模塊確定由何種電源為光纖通話柱裝置供電。電 源選擇模塊實現(xiàn)內(nèi)置電池和外部電源的互斥選擇，且外部電源的優(yōu)先級高于內(nèi)置電池，即 當內(nèi)置電池與外部電源同時可為供電裝置供電時，供電裝置的輸入電源為外部電源。工程 人員在現(xiàn)場使用、調(diào)試、檢修光纖通話柱裝置或者區(qū)間通話柱時，優(yōu)選使用外部電源為目標 設(shè)備供電。當電源選擇模塊確定由內(nèi)置電池為系統(tǒng)供電時，則輸入電壓經(jīng)電源選擇模塊后， 一路經(jīng)斷電控制模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊1向目標設(shè)備1和目標設(shè)備2輸入符合電壓要求的電 壓，實現(xiàn)正常的供電。另一路經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換模塊2后，形成符合CPU模塊和串口模塊輸入電壓 要求的輸入電壓，為CPU模塊和串口模塊供電。CPU模塊通過向斷電控制模塊發(fā)送控制指令 來實現(xiàn)向目標設(shè)備的間歇式供電，并從斷電控制模塊處采集內(nèi)置電池的電池容量信息。CPU 模塊通過向串口模塊發(fā)送控制指令來實現(xiàn)對串口模塊工作情況的控制，使串口模塊的工作 時間同步于向目標設(shè)備供電的時間。另外，CPU模塊經(jīng)串口模塊、目標設(shè)備2、傳輸網(wǎng)絡(luò)建立 與網(wǎng)管系統(tǒng)的通信連接，實現(xiàn)網(wǎng)管系統(tǒng)對目標設(shè)備供電情況的遠程控制，間歇式、實時可調(diào) 式地控制向目標設(shè)備的電量供給。上述對目標設(shè)備的間歇式供電是這樣實現(xiàn)的CPU模塊通過向斷電控制模塊發(fā)送 控制指令，實現(xiàn)內(nèi)置電池向目標設(shè)備供電的通斷。同時，CPU模塊通過向串口模塊發(fā)送控制 指令，實現(xiàn)對串口模塊工作狀態(tài)的控制。在默認狀態(tài)下，設(shè)置CPU模塊工作狀態(tài)的定時切 換，從而實現(xiàn)供電裝置對目標設(shè)備的間歇式供電。在內(nèi)置電池供電的情況下，當CPU模塊處于深度睡眠工作模式，且默認切換CPU模 塊工作狀態(tài)的時間尚未到達時，有兩種方式可以實現(xiàn)內(nèi)部電池向目標設(shè)備的供電(1)通 過網(wǎng)管系統(tǒng)向CPU模塊發(fā)送喚醒CPU模塊的控制指令，從而實現(xiàn)CPU模塊從深度睡眠工作 模式向普通工作模式的轉(zhuǎn)換；(2)由工程人員手動調(diào)節(jié)斷電控制模塊中的供電開關(guān)，實現(xiàn) 內(nèi)置電池向目標設(shè)備的供電。在經(jīng)工程人員手動執(zhí)行供電動作時，有兩種供電方式可供選 擇(1)由輸入電源到目標設(shè)備的直傳式供電；( 由CPU模塊檢測供電方式選擇信號，控 制內(nèi)置電池向目標設(shè)備供電。當電源選擇模塊確定由外部電源為系統(tǒng)供電時，外部電源的輸入電壓經(jīng)電源選擇 模塊后，再經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換模塊1進行電壓轉(zhuǎn)換，形成符合目標設(shè)備1和目標設(shè)備2輸入電壓要 求的輸入電壓，從而為目標設(shè)備1、目標設(shè)備2供電。本供電裝置還可以實現(xiàn)對內(nèi)置電池容量的實時檢測。具體而言，CPU模塊通過來 自斷電控制模塊的取樣電壓，實現(xiàn)內(nèi)置電池容量的實時檢測，并將檢測結(jié)果經(jīng)串口模塊、目 標設(shè)備2、傳輸網(wǎng)絡(luò)，送至網(wǎng)管系統(tǒng)。網(wǎng)管系統(tǒng)對內(nèi)置電池的容量信息進行分析記錄，并實時 顯示該容量信息。在內(nèi)置電池的容量低于最低閾值時產(chǎn)生告警信息，提示工程人員及時更 換電池。
在專為光纖通話柱裝置供電的情況下，本供電裝置中的CPU模塊可以與光纖通話 柱裝置中的控制單元合二為一，從而進一步降低整個鐵路區(qū)間寬帶通信系統(tǒng)的成本。上面對本發(fā)明所述的基于電池的供電裝置及其供電控制方法進行了詳細的說明， 對于本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員來說，再不背離本發(fā)明所屬技術(shù)方案的精神和權(quán)利要求范 圍的情況下對它進行的各種顯而易見的改變都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于電池的供電裝置，其特征在于所述供電裝置包括內(nèi)置電池、外部電源接口、電源選擇模塊、斷電控制模塊、第一電壓 轉(zhuǎn)換模塊、第二電壓轉(zhuǎn)換模塊、CPU模塊和串口模塊；其中，所述內(nèi)置電池和所述外部電源接口作為電源輸入端，分別連接所述電源選擇模塊；所述電源選擇模塊一方面連接所述斷電控制模塊，另一方面連接所述第二電壓轉(zhuǎn)換模 塊，所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊分別與所述CPU模塊和所述串口模塊進行連接，所述CPU模塊分 別與所述斷電控制模塊和所述串口模塊進行雙向的數(shù)據(jù)通信；所述斷電控制模塊與所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊進行連接，由所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊向目 標設(shè)備供電。
2.如權(quán)利要求1所述的基于電池的供電裝置，其特征在于所述電源選擇模塊實現(xiàn)內(nèi)置電池和外部電源的互斥選擇，且外部電源的優(yōu)先級高于所 述內(nèi)置電池。
3.如權(quán)利要求1所述的基于電池的供電裝置，其特征在于所述CPU模塊經(jīng)所述串口模塊、所述目標設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)建立與網(wǎng)管系統(tǒng)的通信連接， 實現(xiàn)所述網(wǎng)管系統(tǒng)對所述目標設(shè)備供電情況的遠程控制。
4.如權(quán)利要求1所述的基于電池的供電裝置，其特征在于所述目標設(shè)備為光纖通話柱裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的基于電池的供電裝置，其特征在于所述目標設(shè)備為區(qū)間通話柱。
6.一種供電控制方法，基于如權(quán)利要求1所述的供電裝置實現(xiàn)，其特征在于包括如下 步驟(1)當電源選擇模塊確定使用內(nèi)置電池時，輸入電壓的一路經(jīng)斷電控制模塊、第一電壓 轉(zhuǎn)換模塊向目標設(shè)備供電，另一路經(jīng)第二電壓轉(zhuǎn)換模塊后為CPU模塊和串口模塊供電；(2)所述CPU模塊通過向所述斷電控制模塊發(fā)送控制指令，實現(xiàn)內(nèi)置電池向目標設(shè)備 供電的通斷；同時，所述CPU模塊通過向串口模塊發(fā)送控制指令，實現(xiàn)對串口模塊工作狀態(tài) 的控制；(3)設(shè)置所述CPU模塊工作狀態(tài)的定時切換，實現(xiàn)所述供電裝置對所述目標設(shè)備的間 歇式供電。
7.如權(quán)利要求6所述的供電控制方法，其特征在于所述步驟( 中，所述CPU模塊向所述串口模塊發(fā)送控制指令，使所述串口模塊的工作 時間同步于向所述目標設(shè)備供電的時間。
8.如權(quán)利要求6所述的供電控制方法，其特征在于所述步驟(3)中，當所述CPU模塊處于深度睡眠工作模式，且默認切換所述CPU模塊工 作狀態(tài)的時間尚未到達時，通過網(wǎng)管系統(tǒng)向所述CPU模塊發(fā)送喚醒CPU模塊的控制指令，實 現(xiàn)所述CPU模塊從深度睡眠工作模式向普通工作模式的轉(zhuǎn)換。
9.如權(quán)利要求6所述的供電控制方法，其特征在于所述步驟(3)中，當所述CPU模塊處于深度睡眠工作模式，且默認切換所述CPU模塊工 作狀態(tài)的時間尚未到達時，手動調(diào)節(jié)所述斷電控制模塊中的供電開關(guān)，實現(xiàn)所述內(nèi)置電池 向所述目標設(shè)備的供電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于電池的供電裝置及其供電控制方法。該供電裝置至少包括內(nèi)置電池、外部電源接口、電源選擇模塊、斷電控制模塊、第一電壓轉(zhuǎn)換模塊、第二電壓轉(zhuǎn)換模塊、CPU模塊和串口模塊；其中，內(nèi)置電池和外部電源接口作為電源輸入端，分別連接電源選擇模塊；電源選擇模塊一方面連接斷電控制模塊，另一方面連接第二電壓轉(zhuǎn)換模塊，第二電壓轉(zhuǎn)換模塊分別與CPU模塊和串口模塊進行連接，CPU模塊分別與斷電控制模塊和串口模塊進行雙向的數(shù)據(jù)通信；斷電控制模塊與第一電壓轉(zhuǎn)換模塊進行連接，由第一電壓轉(zhuǎn)換模塊向目標設(shè)備供電。本發(fā)明獨有的間歇式供電方式顯著降低了電池電量的消耗，使目標設(shè)備實現(xiàn)了超低功率損耗。
文檔編號H02J7/00GK102082454SQ201010573458
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者周學(xué)義, 宋菲, 高秀偉 申請人:北京佳訊飛鴻電氣股份有限公司