看守所監獄專用的太陽能供電型無線通信信號屏蔽系統的製作方法

2023-05-16 09:16:21

專利名稱：看守所監獄專用的太陽能供電型無線通信信號屏蔽系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及移動通信領域中的無線信號屏蔽技術，尤其是提出一種利用獨立 於低壓電網的綠色環保的節能發電系統，以及使用該節能發電系統為移動無線通信屏蔽終 端供電的屏蔽系統。
背景技術：
近年來，越來越多的犯罪分子通過偷運手機進監所進行違法活動，一些人犯則通 過非法偷運的手機在監所中打電話、發簡訊，以獲取資料、串供翻案、威脅證人、結成幫派和 組織越獄，甚至在監所裡用手機操作外面的同夥繼續犯罪。手機在監所內的使用使得對罪 犯的關押教育得不到真正有效的施行，也成為監所安全管理的嚴重威脅。目前，監所主要採 用的防止措施主要有通過規章命令禁止帶入手機等通訊設備外，增加相應的檢測設備等硬 件系統來杜絕上述通訊工具的使用，以及加強管理人員自身素養和安全防範意識的培養。 但是由於技術防範」和「人員防範」客觀存在的不足，直接導致手機的違規使用在監所內屢 禁不止，惡性事件頻繁發生，無法徹底排除手機違規使用造成的各種惡性後果。現有技術為了解決上述問題採用的一種方式是在通訊基站上通過軟體的方式對 監所內特定的手機號碼進行禁止通信，但是此方案在技術層面以及成本投入過大，且監所 內的通信號碼是預先未知的，如果要禁用則必定延遲對其的監控，也不利於監所內信息安 全的保障。現有技術為了解決上述問題採用的另一種方式是對手機信號進行屏蔽，其核心設 備是屏蔽終端。目前屏蔽終端工作時是將屏蔽終端接入低壓電網，由低壓電網提供工作電 源；考慮到屏蔽終端需要每天二十四小時連續工作，目前主要採用的能源方式有公共電網 供電和監獄單獨採用自備發電機供電。但是如果採用公用電網供電，一旦出現停電等異常 時屏蔽終端也無法正常工作，則不法人員可採用此空隙作案；如果採用自備發電機供電則 很不利於資源和成本的節省，同時在電源出現故障時需要進行緊急搶修，而作為監所內的 管理人員其主要職責為對在押人員內的監管，也並非專業的維護人員，即使相應的人員了 解這方面的維護知識，在出現異常情況抽出人力維護上述電源設備時，某些管理崗位就相 應的缺失，勢必對一些緊急情況的處理帶來不利。這就要求屏蔽終端的供電系統必須具有 高度的可靠性、安全性以及免維護的性能。

實用新型內容本實用新型在於提出一種看守所監獄專用的太陽能供電型無線通信信號屏蔽系 統，通過利用獨立於低壓電網的太陽能轉換成電能為屏蔽系統供電，達到高可靠性和安全 性的目的。為實現上述目的，本實用新型採用了如下技術方案一種看守所監獄專用的太陽 能供電型無線通信信號屏蔽系統，其包括—個或多個屏蔽終端，各個屏蔽終端都通過信息傳輸介質連接至屏蔽終端控制
3器；用於通過屏蔽終端控制器向各個屏蔽終端發出控制指令，或通過屏蔽終端控制器 獲取各個屏蔽終端工作狀態信息的管理模塊；將環境中的能源轉換為電能並為屏蔽終端和屏蔽終端控制器供電的電源模塊，該 電源模塊至少包括將環境中的其中一種能源轉換處理為電能並輸出的能源轉換模塊； 將能源轉換模塊輸出的電能進行存儲，並根據需要將存儲的電能輸出的儲備能源 模塊；控制儲備能源模塊進行電能存儲和電能輸出的智能控制器；將儲備能源模塊輸出的電能按需要轉換成特定的直流電壓或交流電壓的轉換器。優選的，能源轉換模塊為太陽能電池組，其通過一個支架固定設置在某一個固定 物體上，同時屏蔽終端與所有的系統設備都通過相應的鐵柵欄進行全封閉防護。優選的，儲備能源模塊包括連接在能源轉換模塊的輸出端，且受智能控制器控制 的蓄電池；以及利用能源轉換模塊輸出的電能對蓄電池進行充電的電池充電器。優選的，蓄電池由一隻或多只可蓄電的電池串聯組成，且電池類型包括深循環型 鉛酸蓄電池、密封型鉛酸蓄電池、普通開口鉛酸蓄電池和鹼性鎘鎳蓄電池、釩電池。優選的，智能控制器為開關型控制器或脈寬調製型控制器。優選的，轉換器包括直流_直流轉換單元、直流_交流轉換單元和低通濾波器。優選的，轉換器帶有漏電流保護裝置。優選的，電源模塊還包括防止雷擊的防雷模塊，該防雷模塊為承受由於雷擊引起 的擊穿的保護電路。優選的，屏蔽終端控制器通過串口、並口、乙太網接口、光纖接口、IEEE1394接口、 藍牙接口、或紅外接口與管理模塊連接。優選的，屏蔽終端設置有電源信號開關，可以通過無線遙控其電源的通斷從而控 制其工作狀態。與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果本系統全部實現模塊化設計，以便於維護和順應技術的發展易於更換。電源模塊 採用太陽能發電，同時，儲備蓄電池組同樣採用模塊化的設計，以便於對新型的節能高性價 比的蓄電池進行更換，則不至於隨著技術的發展需要重新更新整個發電系統。因此，本實用 新型的太陽能供電屏蔽系統是一種經濟適用、安全可靠的太陽能屏蔽監控設備系統，它不 但滿足了在不同看守所監獄的裝架設的便捷性，同時具有成本更加低廉、可靠性和安全性 更高的優點，最優化的克服了看守所監獄在技術上防範和人員防範上的漏洞，同時由於其 高可靠性和免維護性，極大降低了監所監管人需要分散的精力，以及管理人員的危險性，為 改造服刑人員提供了更加安全的環境。採用太陽能供電時，無須將輸出變為交流節省了逆變模塊，同時，在屏蔽終端的電 源部分，減少了交流變為直流的變壓模塊，簡化了工藝，提高了效率且節省了資源，降低了 成本。本系統無需重新布置電源線路，同時太陽能屏蔽系統完全與外界電源分開隔離，即公 共電網的任何異常都不會影響到屏蔽終端的工作，提高了屏蔽系統的可靠性與安全性。
圖1是本實用新型看守所監獄專用的太陽能供電型無線通信信號屏蔽系統的一 個實施方式的結構示意圖；圖2是圖1所示太陽能電源模塊一較佳實施方式的結構示意圖；圖3是圖2所示轉換器結構示意圖；圖4為本實用新型看守所監獄專用的太陽能供電型無線通信信號屏蔽系統的立 體示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型看守所監獄專用的太陽能供電型無線通信信號屏蔽系 統包括一個或多個分散設置的屏蔽終端11，每個屏蔽終端11都通過信息傳輸介質連接 至屏蔽終端控制器12，而屏蔽終端控制器12則通過串口、並口、乙太網接口、光纖接口、 IEEE1394接口、藍牙接口、或紅外接口、El、RS 485、RS232、HFC埠、衛星通訊和/或微波 等接收管理模塊13的控制信號；將太陽能、風能等環境能源轉換為電能，並為屏蔽終端11 和屏蔽終端控制器12提供工作電源的電源模塊14 ；以及當電源模塊14無法正常工作時， 為屏蔽終端11和屏蔽終端控制器12提供工作電源的後備電源15。所述的信息傳輸介質可以採用有形介質，比如電力載波傳輸數據的電力線、以太 網線、光纖、電話線，同軸電纜等；或者無形介質，如藍牙傳輸通道、紅外傳輸通道、無線傳輸 通道等。電源模塊14包括能源轉換模塊141、智能控制器142、儲備能源模塊143和轉換 器144。太陽能經過能源轉換模塊141轉換為電能之後，通過智能控制器142控制將電能存 儲在儲備能源模塊143，再由轉換器144將儲備能源模塊143輸出的電能轉換成目標電源電 壓提供給負載。鑑於我國絕大多數地區日照充分，且日照時間較長，而太陽能的綜合利用也已經 取得了一定的成果。因此，本實用新型優選利用太陽能作為屏蔽終端11的動力源。其中，能源轉換模塊141採用太陽能電池組件，其用於將太陽能的輻射能量轉換 為電能，或送往蓄電池存儲起來，或推動負載工作。太陽能電池組件由一個或多個太陽能電 池構成。太陽能電池組件含有多個採用高效率單晶矽或多晶矽電池技術的太陽能電池片。儲備能源模塊143包括蓄電池和對蓄電池充電的電池充電器。蓄電池一般為鉛酸 電池，也可用鎳氫電池、鉛鎘電池、鋰電池、釩電池、光化學電池、以及後續的新型其他儲備 蓄電池等。由電池充電器控制將太陽能電池組件所輸出的電能儲存至蓄電池，當需要提供 負載電能時再由蓄電池將電能釋放出來。蓄電池可以由一隻或多隻蓄電電池串聯或並聯組成，儲備能源模塊143的蓄電池 類型包括深循環型鉛酸蓄電池、密封型鉛酸蓄電池、普通開口鉛酸蓄電池和鹼性鎘鎳蓄電 池等。其中深循環型鉛酸蓄電池主要應用於野外太陽能光伏電源系統。智能控制器142連接在太陽能電池組件的輸出端與蓄電池及電池充電器的輸入 端之間，其用於控制整個系統的工作狀態，保護儲備能源模塊143過充電、過放電。結合圖2所示，由於本系統安裝在室外，為了提高系統的安全性，還需要設置防雷 模塊22來達到防止雷擊，承受在多雷區由於雷擊引起的擊穿的電路保護。屏蔽終端控制中
5心26對控制轉換器144的和變壓器23的輸出電壓和電流進行控制，使其與屏蔽終端的輸 入電壓、電流匹配。蓄電池16和電池充電器的輸出端與轉換器輸入端相連，同時智能控制 器142對太陽能電池組件轉換後的電能存到到蓄電池16進行控制，且對蓄電池的充放電進
行管理。本實用新型主要應用於看守所與監獄系統中，使得屏蔽終端的供電為獨立的供電 系統，不會受到公共電網的供電限制，保障屏蔽終端的獨立、安全工作。結合圖3所示。轉換器144包括直流/直流(DC-DC)轉換單元以及直流/交流 (DC-AC)轉換單元和低通濾波器。首先，DC-DC轉換單元在於提高或降低輸入的電壓，並將其輸出調節為最大的效 率。而DC-AC轉換單元的工作原理是經過一些額外的電壓緩衝後，相應的金屬氧化物半導 體場效應電晶體將直流電轉換成交流電，這一頻率範圍通常為18KHZ至20KHZ。最後，一個 低通濾波器使其轉換後的AC電壓平滑成一個正弦信號，從而產生一個網格頻率的直流電 輸出。因為功率源的輸入通常不夠高，所以本實用新型屏蔽系統可以在交流側利用一個 變壓器或一個DC-DC轉換單元升高電壓。由於DC-AC轉換單元本身存在電流絕緣，所以帶 有零電壓開關的相位移動的全橋DC-DC轉換單元，可相當於一個變壓器。另外，轉換器144 帶有漏電流保護裝置(RCD)，可以監控所有的相電流，當電流超過某個值時會啟動繼電器， 由於能克服漏電流的隱患，RCD提高了整個電源供電系統的安全。屏蔽終端11產生特定的電磁信號，在蜂窩行動網路覆蓋區域和需要進行信息安 全保密的場所內構造一個屏蔽罩，形成一個立體屏蔽區域，使該區域內的行動電話無法接 收移動蜂窩基站的通信下行信號，從而消除行動電話產生的負面影響，當移動通信工具離 開屏蔽區後立刻恢復通信。屏蔽終端11中的智能控制器採用高速數據處理的微處理晶片、 數模-模數轉換(A/D，D/A)晶片，高速數據傳輸線路以及其他輔助電路，使其工作的狀態數 據可以實時傳送到屏蔽終端控制器12，再由屏蔽終端控制器12上傳至管理模塊13，使管理 模塊13的管理員及時方便的對屏蔽終端11工作狀態以及告警信息等進行處理。並可由管 理模塊13對屏蔽終端11自動進行調節，使屏蔽終端11產生與目標通信頻段相對應的屏蔽 頻率，達到對所有類型和頻段的移動通信信號在屏蔽區內進行屏蔽。屏蔽終端控制器12對所有接入的屏蔽終端11和電源模塊14進行監控管理和維 護屏蔽終端11和電源模塊14的所有狀態信息通過信號通道傳送到屏蔽終端控制器12進 行處理，同時屏蔽終端控制器12將此信息上傳到管理模塊13。由管理模塊13發出控制指 令，分別對各個屏蔽終端11的工作參數和狀態進行控制調節，例如頻率產生範圍、強度、天 線角度等各單元的運行情況，以及報警信息(包括元器件的異常工作告警、失效告警、斷電 告警等)；同時，屏蔽終端控制器12對能源轉換模塊141、儲備能源模塊143進行24小時數 字監控，在電源模塊14無法正常供電的情況下，將供電系統切換到後備電源15或者使用低 壓電力線網進行供電，以保證所有負載的正常運行工作。由上述描述可知，本系統全部實現模塊化設計，以便於維護和易於更換。電源模塊 14可以因地制宜採用太陽能供電，同時，電源模塊14中的能源轉換模塊141與儲備能源模 塊143都為獨立模塊，能源轉換模塊141的更換不會影響後續的所有設備工作，儲備蓄電池 組同樣採用模塊化的設計，以便於對新型的節能高性價比的蓄電池進行更換，則不至於隨著技術的發展需要重新更新整個供電系統。在所述的屏蔽系統中具有後備電源15，其用以防止在節能發電系統(或電源模塊 14)出現異常無法正常供電的情況下影響屏蔽系統的工作；後備電源包含有其他機械發電 機或已接入的低壓電網，可根據需要進行及時切換，以保證屏蔽系統的所有元件正常運行。根據圖4所示，為了減少數據傳輸過程中的誤差，以及為了保證其安全性和免維 護，將太陽能供電系統與屏蔽終端結合形成一體，即是在屏蔽終端的至少一面安裝有太陽 能電池組件21，太陽能電池組件21將其接收的太陽能轉換成電能並通過控制器和電池直 接輸出屏蔽終端的內部各元件需要的電能，驅動各模塊的工作，這就省去了太陽能系統中 的逆變器結構和屏蔽終端的變頻變壓模塊，這樣就保證了看守所監獄專用的屏蔽終端的整 體化，使得各部件在長期的風吹日曬中具有較長的使用壽命和免維護特點。當然，太陽能電池板組件21的面積還可以比屏蔽終端一面的面積大，以更加充分 的保證屏蔽終端的長時間工作。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，同時所述的 屏蔽的對象除了手機，還可以其他無線通信工具，包括但不限於手機。凡在本實用新型的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之 內。
權利要求一種看守所監獄專用的太陽能供電型無線通信信號屏蔽系統，其特徵在於，包括屏蔽終端控制器；一個或多個屏蔽終端，各個屏蔽終端都通過信息傳輸介質連接至屏蔽終端控制器；用於通過屏蔽終端控制器向各個屏蔽終端發出控制指令，或並通過屏蔽終端控制器獲取各個屏蔽終端工作狀態信息的管理模塊；用於將環境中的能源轉換為電能並為屏蔽終端和屏蔽終端控制器供電的電源模塊；用於將環境中的其中一種能源轉換處理為電能並輸出的能源轉換模塊；用於將能源轉換模塊輸出的電能進行存儲，並根據需要將存儲的電能輸出的儲備能源模塊；用於控制儲備能源模塊進行電能存儲和電能輸出的智能控制器；用於將儲備能源模塊輸出的電能按需要轉換成特定的直流電壓或交流電壓的轉換器。
2.根據權利要求1所述看守所監獄專用的太陽能供電型無線通信信號屏蔽系統，其特 徵在於，能源轉換模塊為太陽能電池組，其通過一個支架固定設置在固定物體上。
3.根據權利要求1所述看守所監獄專用的太陽能供電型無線通信信號屏蔽系統，其特 徵在於，儲備能源模塊包括連接在能源轉換模塊的輸出端且受智能控制器控制的蓄電池 和利用能源轉換模塊輸出的電能對蓄電池進行充電的電池充電器。
4.根據權利要求3所述看守所監獄專用的太陽能供電型無線通信信號屏蔽系統，其特 徵在於，蓄電池由一隻或多只可蓄電的電池串聯或並聯組成，電池類型包括深循環型鉛酸 蓄電池、密封型鉛酸蓄電池、普通開口鉛酸蓄電池和鹼性鎘鎳蓄電池。
5.根據權利要求1所述看守所監獄專用的太陽能供電型無線通信信號屏蔽系統，其特 徵在於，智能控制器為開關型控制器或脈寬調製型控制器。
6.根據權利要求1所述看守所監獄專用的太陽能供電型無線通信信號屏蔽系統，其 特徵在於，轉換器包括直流_直流轉換單元、直流_交流轉換單元和低通濾波器，所述的直 流_直流轉換單元的輸出與低通濾波單元的輸入相連，低通濾波器的輸出與直流_交流轉 換單元輸入相連接。
7.根據權利要求6所述看守所監獄專用的太陽能供電型無線通信信號屏蔽系統，其特 徵在於，轉換器帶有漏電流保護裝置。
8.根據權利要求1所述看守所監獄專用的太陽能供電型無線通信信號屏蔽系統，其特 徵在於，電源模塊還包括防止雷擊的防雷模塊，該防雷模塊為承受由於雷擊引起的擊穿的 保護電路。
9.根據權利要求1所述看守所監獄專用的太陽能供電型無線通信信號屏蔽系統，其 特徵在於屏蔽終端控制器通過串口、並口、乙太網接口、光纖接口、IEEE1394接口、藍牙接 口、或紅外接口與管理模塊連接。
專利摘要一種看守所監獄專用的太陽能供電型無線通信信號屏蔽系統，其包括一個或多個屏蔽器；用於通過屏蔽終端控制器向各個屏蔽器發出控制指令，或通過屏蔽終端控制器獲取各個屏蔽器工作狀態信息的管理模塊；將太陽能轉換為電能並為屏蔽器和屏蔽終端控制器供電的電源模塊。該電源模塊至少包括將環境中的其中一種能源轉換處理為電能並輸出的能源轉換模塊；將能源轉換模塊輸出的電能進行存儲，並根據需要將存儲的電能輸出的儲備能源模塊；控制儲備能源模塊進行電能存儲和電能輸出的智能控制器；將儲備能源模塊輸出的電能按需要轉換成特定的直流電壓或交流電壓的轉換器。本實用新型節約了能源，具有環保、可靠性和安全性更高的優點。
文檔編號H02J7/00GK201674755SQ20102012455
公開日2010年12月15日 申請日期2010年3月5日 優先權日2010年3月5日
發明者李中馨 申請人:李中馨