户外全天候多功能发电定位求救装置.pdf

本发明公开了一种户外全天候多功能发电定位求救装置，其包括温差发电模块、DC-DC升压模块、充电电路、蓄电模块、主控模块、GPS模块、GSM模块、键盘模块、显示模块、应急灯模块、电能输出模块；所述温差发电模块所发电能由DC-DC升压模块进行升压后，经充电电路对蓄电模块进行充电，所述蓄电模块经电能输出模块可为外部用电设备供电，所述蓄电模块同时为主控模块提供工作电源，键盘模块用于设置所述主控模块的工作状态，并由显示模块进行显示，所述主控模块经GPS模块采集位置信息，经GSM模块将信息对外发送，所述主控模块与应急灯模块相连。本发明具有携带方便、不受天气影响能全天候发电、实时定位、向外发送求救信号等优点。

1.  一种户外全天候多功能发电定位求救装置，其特征在于，包括温差发电模块、DC-DC升压模块、充电电路、蓄电模块、主控模块、GPS模块、GSM模块、键盘模块、显示模块、应急灯模块、电能输出模块；所述温差发电模块所发电能由DC-DC升压模块进行升压后，经充电电路对蓄电模块进行充电，所述蓄电模块经电能输出模块可为外部用电设备供电，所述蓄电模块同时为主控模块提供工作电源，键盘模块用于设置所述主控模块的工作状态，并由显示模块进行显示，所述主控模块经GPS模块采集位置信息，经GSM模块将信息对外发送，所述主控模块与应急灯模块相连。

2.  如权利要求1所述的户外全天候多功能发电定位求救装置，其特征在于，所述主控模块为STC125A60S2单片机。

3.  如权利要求1所述的户外全天候多功能发电定位求救装置，其特征在于，所述DC-DC升压模块为TPS61202DC-DC升压芯片。

4.  如权利要求1所述的户外全天候多功能发电定位求救装置，其特征在于，所述温差发电模块为半导体温差发电片。

5.  如权利要求4所述的户外全天候多功能发电定位求救装置，其特征在于，所述半导体温差发电片为可拆分的六棱柱杯状结构。

6.  如权利要求5所述的户外全天候多功能发电定位求救装置，其特征在于，所述六棱柱杯状结构的内侧作为接触高温面，外侧作为接触低温面。

7.  如权利要求5或6所述的户外全天候多功能发电定位求救装置，其特征在于，所述六棱柱杯状结构分为杯盖、杯体、杯底、紧固扣。

8.  如权利要求7所述的户外全天候多功能发电定位求救装置，其特征在于，所述电能输出模块包括标准电源接口，所述标准电源接口安装在所述杯体外侧。

户外全天候多功能发电定位求救装置
技术领域
本发明属于户外探险求救装备领域，具体地说，涉及一种户外全天候多功能发电定位求救装置。
背景技术
随着社会经济的日益发展，人们经济水平的提高,越来越多的人厌倦了人口拥挤、污染严重、车马喧嚣的繁华都市生活，寻求幽静而富有刺激的户外活动，起到锻炼身体、防治疾病、满足探险刺激的作用。而户外探险活动通常发生在一些偏僻遥远、公共设施建设缺失的荒山野外，存在发生安全事故的风险，随着我国旅游探险等野外活动逐步走向大众化，缺乏专业训练与户外自救技能的人群逐渐成为各项户外探险活动的主体，也加剧了危险发生的可能性。
近年来，由于户外旅游探险者在出现危险情况下，经常出现因通信设备和求救电子设备电力不足或电用完而无法使用与外界失联，当家属或朋友得知旅游探险者失踪再报警，根据有限线索进行搜索营救，营救队伍即使付出大量人力物力，也很难及时到达事发现场进行救援来确保旅游探险者的人身安全，经常出现旅游探险者遇难的情况。
为了提高外出旅行的安全性，旅游探险者通常会随带一些简单的求救装备，如口哨、反光镜、荧光棒等，这些求救小装备虽然能在一定程度上取到求救作用，但不能适应于野外人烟稀少的复杂遇险环境。为了保证野外活动用电通信设备的正常使用，在军事领域，采用太阳能发电毯为野外作战服务，但由于太阳能发电会受到天气的影响，如阴雨天气、晚上等，因此存在不能全天候发电、体积较大不便携带等不足。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明是提供一种便携式、不受天气影响能全天候发电、实时定位、向外发送求救信号的户外全天候多功能发电定位求救装置。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种户外全天候多功能发电定位求救装置，包括温差发电模块、DC-DC升压模块、充电电路、蓄电模块、主控模块、GPS模块、GSM模块、键盘模块、显示模块、应急灯模块、电能输出模块；所述温差发电模块所发电能由DC-DC升压模块进行升压后，经充电电路对蓄电模块进行充电，所述蓄电模块经电能输出模块可为外部用电设备供电，所述蓄电模块同时为主控模块提供工作电源，键盘模块用于设置所述主控模块的工作状态，并由显示模块进行显示，所述主控模块经GPS模块采集位置信息，经GSM模块将信息对外发送，所述主控模块与应急灯模块相连，用于控制所述应急灯模块进行应急照明或发送闪烁信号。
优选地，所述主控模块为STC125A60S2单片机。
优选地，所述DC-DC升压模块为TPS61202DC-DC升压芯片。
所述温差发电模块为半导体温差发电片，其以热水、燃烧的枯枝落叶、沙地、地热及太阳光等作为热源，由半导体温差发电片作为热能-电能转化器，从而实现将自然界中的热能转化为电能的功能，达到户外多功能发电的目的。
所述温差发电模块为可拆分的六棱柱杯状结构，内侧作为接触高温面，外侧作为接触低温面。其携带方便，可以当水杯使用。
所述六棱柱杯状结构分为杯盖、杯体、杯底、紧固扣。
所述电能输出模块包括标准电源接口，所述标准电源接口安装在所述杯体外侧。
所述温差发电模块，采用半导体温差发电片，其以热水、燃烧的枯枝落叶、沙地、地热及太阳光等作为热源，由半导体温差发电片作为热能-电能转化器，从而实现将自然界中的热能转化为电能的功能，达到户外多功能发电的目的。
所述DC-DC升压模块，采用超低输入电压升压电源芯片设计升压电路，可适用于温差较小的温差发电片发电环境，保证在恶劣条件下将低电压转化成充电电路所需要的电压，并稳定输出电压。
所述蓄电模块，采用可多次反复充电锂电池，用于储存该装置转化的电能，达到户外蓄能作用，可给本户外全天多功能发电定位装置自身、其他需电设备供电。
所述主控模块，采用单片机作为主控芯片，实现旅游探险者位置定位、求救信息发送、信号终端号码输入、信息状态信息显示、应急灯开关等功能的控制与系统的管理。
所述GPS模块，运用GPS芯片对旅游探险者的精确位置（经、纬坐标）进行定位。
所述GSM模块，运用GSM芯片将旅游探险者的精确位置信息、求救信息送至系统内部保存的或自行拨号的手机上，从而实现旅游探险者遇险时及时发送求救信号的目的。
所述键盘模块，采用矩阵键盘形式实现手机拨号、信息发送确定、应急灯开关等功能。
所述显示模块，采用液晶显示模式实现蓄电装置充电状态、定位信息、拨号信息与信息发送状态等的显示。应急灯模块，采用低功耗、高亮度的LED灯在紧急情况下进行照明。
所述电能输出模块，采用电源标准接口与其他用电设备相连供电。
本发明结合了温差发电、DC-DC升压、GPS、GSM等技术，具有自发电、升压蓄电、GPS定位、GSM信息发送、应急照明、供电等多种功能。本装置可在多种野外环境下进行温差发电，并进行升压蓄电，通过GPS模块进行精确位置（经、纬坐标）定位，当探险者遇险时，通过GSM模块发送求救信号与定位坐标信息，及时通知队友、家人或当地救援队伍，指引救援人员进行搜救，使被困人员能够在尽可能短的时间内获救，达到了户外多环境下定位求救的目的。另外，本装置还可以作为其他电子产品的电源或充当应急灯使用，为旅游探险者解决了户外供电困难的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明温差发电模块六棱柱杯状结构图；
图3为本发明温差发电模块六棱柱杯状结构展开图；
图4为本发明的工作流程图；
图5为本发明的DC-DC升压模块电路结构图；
图6为本发明的锂电池充电模块与USB电能输出模块连接电路结构图；
图7为本发明的单片机主控模块电路结构图；
图8为本发明的GPS定位模块电路结构图；
图9为本发明的GSM短息发送模块电路结构图；
图10为本发明的矩阵键盘电路结构图；
图11为本发明的液晶显示模块电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明求救装置的总体结构，如图1所示，包括温差发电模块、DC-DC升压模块、充电电路、蓄电模块、主控模块、GPS模块、GSM模块、键盘模块、显示模块、应急灯模块、电能输出模块。
本发明温差发电模块整体外形结构设计成六棱柱杯状结构，如图2所示，包括杯盖1、紧固扣2、杯体3、杯底4，电能输出模块包括标准电源接口5，标准电源接口5安装在杯体3外侧。其结构运用紧固扣结构，使其杯盖1、杯底4及杯体3可以拆分与展开，其展开后如图3所示，极大地方便了旅游探险者在不同环境中进行温差发电。
主控模块采用STC125A60S2单片机，控制GPS模块定位、GSM模块发送信息、液晶显示、应急灯工作等功能模块，其主控模块电路结构如图7所示。单片机的串口1（P1.1、P1.2）与GPS模块相连，进行GPS定位数据传送。单片机的串口2（P3.0、P3.1）与GSM模块相连，控制GSM模块发送定位坐标与求救信息。单片机的P2口与矩阵键盘模块相连，采集键盘输入信息。单片机的P0口（P0.0-P0.3）与液晶显示模块相连，与其进行显示信息的交互。
DC-DC升压模块采用TPS61202DC-DC升压芯片，其电路结构如图5所示，由温差发电片输出的电源（电压一般为0.3~5.5V）与TPS61202的VIN端输入，经TPS61202升压后从VOUT端输出电源（1.8-5.5V）供锂电池充电模块。
锂电池充电模块采用BP24266充电芯片，其电路结构如图6所示，电源从IN端输入，从BAT输出给锂电池进行充电，并本装置提供电源，另外，还可以通过USB标准电源接口给他用电设备供电。
GPS模块采用GPSMOD1芯片，其电路结构如图8所示，通过串口2（RX2、TX2）与单片机相连，其GPS信号从RF-IN端输入，然后通过串口送至单片机。
GSM模块采用TC351芯片，其电路结构如图9所示，通过串口（RXD0、TXD0）与单片机相连，其五个端口（CCIN、CCRST、CCIO、CCCLK、CCBCC、CCGND）与SIOM卡相连，进行信息发送。
键盘模块采用薄膜编码键盘，其电路结构如图10所示，键盘的行、列端口与单片机P2口相连，具有功能按键和数字按键，在矩阵键盘模块上集成系统定位、发送信息、应急等工作方式控制按钮，可进行应急灯照明模块的工作状态控制、GPS系统定位控制、GSM信息发送控制等，同时该模块上的数字键盘可设定用户信息、求救信息和发射对象的信息等。
液晶显示模块采用低功耗OLED液晶显示屏，其电路结构如图11所示，CSL、SDA、RET、D/C端口分别与P0.0-P1.3相连，其用于用户设置相关信息的显示、定位坐标显示，同时还可以显示手机充电状态、内部蓄电装置充电状态、求救信息发送状态等工作状态。在装置闲置时，液晶显示模块会进入休眠状态，以节省电能。
应急灯模块，采用高亮白色LED灯，LED灯可处于常亮状态，用于夜间照明探路或闪烁状态，用于紧急状况下的求救信号灯。
接下来对本发明使用过程进行详细介绍。
（1）根据不同的外界环境运用温差发电片进行发电：
①在有热水的情况下，在温差发电模块内部盛满热水，其外部暴露在空气中或置于冷水中，装置内外部形成一定的温差而进行发电。
②在森林里，可点燃干燥树枝生火，将温差发电模块拆分展开，内层朝着火焰面，与外层形成一定的温差，从而达到温差发电的目的。
③在雪地里，可将温差发电模块拆分展开，外层贴在雪地或湿润的地面上，内层接受太阳光直射，从而达到温差发电的目的。
④在沙漠里，可将温差发电装置拆分展开，内层贴在温度较高的沙地上，外层直接接触空气，由于沙漠中干沙子的比热容相对空气小，而且由于内外层的绝热作用以及空气的流动，形成一定的温差，从而实现温差发电。
（2）通过DC-DC升压模块对温差发电产生的电能进行升压，再对锂电池进行充电，给装置自身供电或通过USB标准电源接口给他用电设备供电。
（3）如果在旅游险者遇险时，打开本装置的电源开关，然后再按下求救按钮，单片机采集GPS模块的精确位置（经、纬坐标）定位数据，再经过单片机处理后通过GSM按预先设定的指令发送至已保存的或重新编辑的用户手机上、通信运营商或当地的救援队。从而达到快速而精确的求救作用，使得救援队能够在第一时间到达求救地点，为户外探险者提供了极大的安全保证，大大提高了遇险者的生还几率。