X90GPSRTK基准站太阳能镍氢电池供电系统配置应用

X90 GPS RTK基准站太阳能一镣氢电池供电 系统配置应用 【摘要】在长期的测量野外工作中，GPS基准站上 的测绘仪器由于电量不足而导致不能正常测绘的工作现象 经常发生，既影响测量速度，也影响测量仪器使用寿命。为 了解决这一难题，我们经过试验，采用太阳能一锲氢电池供 电，解决了这个难题。 【关键词】GPS；基准站；太阳能；锲氢电池 0引言 随着现代科技发展的需要，越来越多的先进测绘仪器不 断更新，全站仪、GPS定位仪等先进的电子测绘仪器不断应 用于黄河河道断面测量工作中去，大大提高了黄河大断面测 量的方便和速度。与此同时原有的光学测绘仪器进行了淘 汰，目前在我局的黄河大断面测量中，基本上都使用了全站 仪或GPS RTK等测绘仪器来完成的。 在长期的工作中，遇到了一些实际问题，譬如在使用全 站仪或静态GPS RTK等仪器观测时，由于电量不足而导致不 能正常进行测验工作。特别是基准站的仪器用电量最大（具 有发射功能），对X90 GPS RTK基准站信号接收机来说，在 工作中最终负载公称电压7. 2VO在每个工作日（按10个小 时计算）时段内，需要更换内置电池3次，或者配备大容量 12V铅酸蓄电池。前者每次更换（关机）都需要重新校正基 准点（这给外业测量带来不必要的麻烦），费工费时。后者 蓄电池充电时间往往很长，特别是在黄河滩区迁站搬运设备 也非常的困难，给黄河大断面测量工作带来了许多不便。为 了解决这个问题，我们对基准站的蓄电池充电问题进行了改 造实验。利用太阳能给正在工作的蓄电池和测绘仪器充电， 既解决了工作中测绘仪器不断电的问题，也解决了晚上对蓄 电池长时间充电问题。我们具体的做法是 1配置要求 在每个工作日内提供持续稳定的直流电（电压 6. 65-8. 35VO电流0. 5T.5A）。严格要求不能有断电现象。 由于野外测绘工作的特殊性，要求重量轻，便于携带，工作 可靠。 2配置原理 利用已经成熟的光伏技术，选择合适的太阳能发电 板，线路连接锲氢电池组，组成一个供电系统。在太阳光照 合适的时候，太阳能板发电对锲氢电池组充电，同时对负载 供电。锲氢电池组在太阳光照弱或者无太阳光时，对负载供 电，并在太阳能板发电工作的时候吸收高峰值，稳定系统电 压，确保负载安全。 3配置方法 3. 1太阳能发电板的选择 选择sunwlk-105太阳能电池板，功率10. 5W-9V,太阳 能转化效率大于0. 17,输出电压9V/1170mAo展开尺寸 645*230*3mm.折叠尺寸235*165*30mm,重量 600g,有配备 完整的线路插口插头，使用周期十年。 3.2锲氢电池组 12节锲氢可充裸电池（标称2300mAh）, 6只串联为一组 点焊（使用点焊机避免过热出现危险），其中串联限流电阻 和温控电阻。两组并联，即组成了一个7. 2V4600mAh的锲氢 电池组，合适的绝缘盒组装。 3.3供电系统连接 在电池组绝缘盒上根据需要，钻孔安装相应匹配的插 座，零部件和电子元件全部交集安装在绝缘盒内，锡焊连接 必须可靠。安装顺序依次为 太阳能接收板一连线一进绝缘盒一并联LED指示灯（串 联一只14K电阻，作为太阳能发电指示）一串联二极管（利 用二极管的单向导电性，隔离反向电压。当太阳能发电板电 压低于锲氢电池组电压的时候，截断电流）一并联锲氢电池 组一出绝缘盒一连线接负载（GPS接收机）。 3.4 GPS天线接收机连接 本着不改动原结构的原则，以合适的材料用什锦铿比照 修配一个电池盖，钻孔焊接连线、插孔、电极夹（收起配置 后，仪器将还原原结构）。 为了能够保证在阴天无太阳能的情况下也能供电，绝缘 盒上备装有网电220V锲氢电池充电器充电口，并在线路设 计中安装到配电盒上。即在有阳光下用太阳能，无阳光用电 池组，并实现无断电的电池转换（加装一套转换插板及适配 线，配备锲氢充电器）。 4配置后的测试 测试1 2013年3月13日，在河南汝州市王寨乡政府 院内。天气晴朗，太阳光夹角30 , GPS接收机型号X90沪 制02220115o早上7 10,电池组空载电压7. 16V,加载后 电压迅速下降，连接太阳能板后，系统电压稳定在6. 83VO GPS接收机电源灯闪烁，提示电压低。锲氢电池组长时间没 有充电，显示应该为虚电压。此时太阳能板应该为边供应负 载边充电模式。8 21有事收起太阳能板，系统电压缓慢下 降。30分钟后重新展开太阳能板，电压回升。9 46系统电 压7. 11V,工作正常。 测试22013年3月14日，天气晴朗，太阳光夹角80。 曲线为系统电压，纵坐标为电压，横坐标为时间。测试 的时候锲氢电池组没有提前充电，有系统电压曲线看出太 阳光有弱到强，电压同时有低到高，基本上稳定在正常值范 围内。 测试3 2013年3月18日，阴天，全测试段太阳光时 有时无的时间3小时，测试前锲氢电池组已经充满电。 从系统电压曲线上可以看出由于没有太阳光照，负载 使用的是电池组的蓄电，随着时间电压缓慢下降，当太阳光 照出现的时候，电压即升高，达到电池组冲满电的高度，系 统供电正常。后面的电压下降，是仪器摆放由于地形限制， 太阳光被房屋全部遮挡造成的（这样也是另外一种状态的测 试。即太阳光被云遮挡和被房屋遮挡，系统电压下降的幅度 是有所区别的。可以看的出来，工作中云遮挡还能使用，物 体遮挡太阳能板就无效了。）但是已经能够满足负载全天的 供电需要。 经过三次的测试结论只要有太阳光，系统供电完全能 满足要求。多云、簿云也可以使用，在恶劣天气没有试验（按 照安全规定是不允许架设基准站），主要是为了避免雷电等 天气对人员和仪器造成伤害。 通过实验，我们取得了成功，目前已经在黄河水文勘察 测绘局各项测量中得到了应用。 5配置使用的注意事项 太阳能板为易破碎物品，保管运输使用应小心轻放，避 免碰撞、挤压。面板需要保持洁净，使用尽量垂直光线以获 取最大功率。线路必须保证可靠连接，摆放太阳能板必须避 开大树、房屋、广告牌等遮挡太阳光的物体。每次的第一天 使用前，应用220V网电充电器对锲氢电池组充分充电，以 获得更好的效果。 此种配置，对于公称电压7.2V的其他用电设备，只要 有接头转换，都可以使用，比如全站仪等。也支持公称电压 3. 7V的、使用USB 口充电的用电设备充电，比如手机、掌上 电脑、MP3等。由于太阳能板设计的原因，3. 7V和7. 2V的 用电设备是不能同时连接使用的。 6结束语 我们利用太阳能光伏产品，制作的X90 GPS RTK基准站 太阳能一锲氢电池供电系统，解决了在从事野外测绘工作中 对测绘仪器充电的难题，具有一定的普及和推广价值。 ［责任编辑陈双芹］