专利名称：看守所监狱专用的太阳能供电型无线通信信号屏蔽系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及移动通信领域中的无线信号屏蔽技术，尤其是提出一种利用独立 于低压电网的绿色环保的节能发电系统，以及使用该节能发电系统为移动无线通信屏蔽终 端供电的屏蔽系统。
背景技术：
近年来，越来越多的犯罪分子通过偷运手机进监所进行违法活动，一些人犯则通 过非法偷运的手机在监所中打电话、发短信，以获取资料、串供翻案、威胁证人、结成帮派和 组织越狱，甚至在监所里用手机操作外面的同伙继续犯罪。手机在监所内的使用使得对罪 犯的关押教育得不到真正有效的施行，也成为监所安全管理的严重威胁。目前，监所主要采 用的防止措施主要有通过规章命令禁止带入手机等通讯设备外，增加相应的检测设备等硬 件系统来杜绝上述通讯工具的使用，以及加强管理人员自身素养和安全防范意识的培养。 但是由于技术防范”和“人员防范”客观存在的不足，直接导致手机的违规使用在监所内屡 禁不止，恶性事件频繁发生，无法彻底排除手机违规使用造成的各种恶性后果。现有技术为了解决上述问题采用的一种方式是在通讯基站上通过软件的方式对 监所内特定的手机号码进行禁止通信，但是此方案在技术层面以及成本投入过大，且监所 内的通信号码是预先未知的，如果要禁用则必定延迟对其的监控，也不利于监所内信息安 全的保障。现有技术为了解决上述问题采用的另一种方式是对手机信号进行屏蔽，其核心设 备是屏蔽终端。目前屏蔽终端工作时是将屏蔽终端接入低压电网，由低压电网提供工作电 源；考虑到屏蔽终端需要每天二十四小时连续工作，目前主要采用的能源方式有公共电网 供电和监狱单独采用自备发电机供电。但是如果采用公用电网供电，一旦出现停电等异常 时屏蔽终端也无法正常工作，则不法人员可采用此空隙作案；如果采用自备发电机供电则 很不利于资源和成本的节省，同时在电源出现故障时需要进行紧急抢修，而作为监所内的 管理人员其主要职责为对在押人员内的监管，也并非专业的维护人员，即使相应的人员了 解这方面的维护知识，在出现异常情况抽出人力维护上述电源设备时，某些管理岗位就相 应的缺失，势必对一些紧急情况的处理带来不利。这就要求屏蔽终端的供电系统必须具有 高度的可靠性、安全性以及免维护的性能。
实用新型内容本实用新型在于提出一种看守所监狱专用的太阳能供电型无线通信信号屏蔽系 统，通过利用独立于低压电网的太阳能转换成电能为屏蔽系统供电，达到高可靠性和安全 性的目的。为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案一种看守所监狱专用的太阳 能供电型无线通信信号屏蔽系统，其包括—个或多个屏蔽终端，各个屏蔽终端都通过信息传输介质连接至屏蔽终端控制
3器；用于通过屏蔽终端控制器向各个屏蔽终端发出控制指令，或通过屏蔽终端控制器 获取各个屏蔽终端工作状态信息的管理模块；将环境中的能源转换为电能并为屏蔽终端和屏蔽终端控制器供电的电源模块，该 电源模块至少包括将环境中的其中一种能源转换处理为电能并输出的能源转换模块； 将能源转换模块输出的电能进行存储，并根据需要将存储的电能输出的储备能源 模块；控制储备能源模块进行电能存储和电能输出的智能控制器；将储备能源模块输出的电能按需要转换成特定的直流电压或交流电压的转换器。优选的，能源转换模块为太阳能电池组，其通过一个支架固定设置在某一个固定 物体上，同时屏蔽终端与所有的系统设备都通过相应的铁栅栏进行全封闭防护。优选的，储备能源模块包括连接在能源转换模块的输出端，且受智能控制器控制 的蓄电池；以及利用能源转换模块输出的电能对蓄电池进行充电的电池充电器。优选的，蓄电池由一只或多只可蓄电的电池串联组成，且电池类型包括深循环型 铅酸蓄电池、密封型铅酸蓄电池、普通开口铅酸蓄电池和碱性镉镍蓄电池、钒电池。优选的，智能控制器为开关型控制器或脉宽调制型控制器。优选的，转换器包括直流_直流转换单元、直流_交流转换单元和低通滤波器。优选的，转换器带有漏电流保护装置。优选的，电源模块还包括防止雷击的防雷模块，该防雷模块为承受由于雷击引起 的击穿的保护电路。优选的，屏蔽终端控制器通过串口、并口、以太网接口、光纤接口、IEEE1394接口、 蓝牙接口、或红外接口与管理模块连接。优选的，屏蔽终端设置有电源信号开关，可以通过无线遥控其电源的通断从而控 制其工作状态。与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果本系统全部实现模块化设计，以便于维护和顺应技术的发展易于更换。电源模块 采用太阳能发电，同时，储备蓄电池组同样采用模块化的设计，以便于对新型的节能高性价 比的蓄电池进行更换，则不至于随着技术的发展需要重新更新整个发电系统。因此，本实用 新型的太阳能供电屏蔽系统是一种经济适用、安全可靠的太阳能屏蔽监控设备系统，它不 但满足了在不同看守所监狱的装架设的便捷性，同时具有成本更加低廉、可靠性和安全性 更高的优点，最优化的克服了看守所监狱在技术上防范和人员防范上的漏洞，同时由于其 高可靠性和免维护性，极大降低了监所监管人需要分散的精力，以及管理人员的危险性，为 改造服刑人员提供了更加安全的环境。采用太阳能供电时，无须将输出变为交流节省了逆变模块，同时，在屏蔽终端的电 源部分，减少了交流变为直流的变压模块，简化了工艺，提高了效率且节省了资源，降低了 成本。本系统无需重新布置电源线路，同时太阳能屏蔽系统完全与外界电源分开隔离，即公 共电网的任何异常都不会影响到屏蔽终端的工作，提高了屏蔽系统的可靠性与安全性。
图1是本实用新型看守所监狱专用的太阳能供电型无线通信信号屏蔽系统的一 个实施方式的结构示意图；图2是图1所示太阳能电源模块一较佳实施方式的结构示意图；图3是图2所示转换器结构示意图；图4为本实用新型看守所监狱专用的太阳能供电型无线通信信号屏蔽系统的立 体示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型看守所监狱专用的太阳能供电型无线通信信号屏蔽系 统包括一个或多个分散设置的屏蔽终端11，每个屏蔽终端11都通过信息传输介质连接 至屏蔽终端控制器12，而屏蔽终端控制器12则通过串口、并口、以太网接口、光纤接口、 IEEE1394接口、蓝牙接口、或红外接口、El、RS 485、RS232、HFC端口、卫星通讯和/或微波 等接收管理模块13的控制信号；将太阳能、风能等环境能源转换为电能，并为屏蔽终端11 和屏蔽终端控制器12提供工作电源的电源模块14 ；以及当电源模块14无法正常工作时， 为屏蔽终端11和屏蔽终端控制器12提供工作电源的后备电源15。所述的信息传输介质可以采用有形介质，比如电力载波传输数据的电力线、以太 网线、光纤、电话线，同轴电缆等；或者无形介质，如蓝牙传输通道、红外传输通道、无线传输 通道等。电源模块14包括能源转换模块141、智能控制器142、储备能源模块143和转换 器144。太阳能经过能源转换模块141转换为电能之后，通过智能控制器142控制将电能存 储在储备能源模块143，再由转换器144将储备能源模块143输出的电能转换成目标电源电 压提供给负载。鉴于我国绝大多数地区日照充分，且日照时间较长，而太阳能的综合利用也已经 取得了一定的成果。因此，本实用新型优选利用太阳能作为屏蔽终端11的动力源。其中，能源转换模块141采用太阳能电池组件，其用于将太阳能的辐射能量转换 为电能，或送往蓄电池存储起来，或推动负载工作。太阳能电池组件由一个或多个太阳能电 池构成。太阳能电池组件含有多个采用高效率单晶硅或多晶硅电池技术的太阳能电池片。储备能源模块143包括蓄电池和对蓄电池充电的电池充电器。蓄电池一般为铅酸 电池，也可用镍氢电池、铅镉电池、锂电池、钒电池、光化学电池、以及后续的新型其他储备 蓄电池等。由电池充电器控制将太阳能电池组件所输出的电能储存至蓄电池，当需要提供 负载电能时再由蓄电池将电能释放出来。蓄电池可以由一只或多只蓄电电池串联或并联组成，储备能源模块143的蓄电池 类型包括深循环型铅酸蓄电池、密封型铅酸蓄电池、普通开口铅酸蓄电池和碱性镉镍蓄电 池等。其中深循环型铅酸蓄电池主要应用于野外太阳能光伏电源系统。智能控制器142连接在太阳能电池组件的输出端与蓄电池及电池充电器的输入 端之间，其用于控制整个系统的工作状态，保护储备能源模块143过充电、过放电。结合图2所示，由于本系统安装在室外，为了提高系统的安全性，还需要设置防雷 模块22来达到防止雷击，承受在多雷区由于雷击引起的击穿的电路保护。屏蔽终端控制中
5心26对控制转换器144的和变压器23的输出电压和电流进行控制，使其与屏蔽终端的输 入电压、电流匹配。蓄电池16和电池充电器的输出端与转换器输入端相连，同时智能控制 器142对太阳能电池组件转换后的电能存到到蓄电池16进行控制，且对蓄电池的充放电进
行管理。本实用新型主要应用于看守所与监狱系统中，使得屏蔽终端的供电为独立的供电 系统，不会受到公共电网的供电限制，保障屏蔽终端的独立、安全工作。结合图3所示。转换器144包括直流/直流(DC-DC)转换单元以及直流/交流 (DC-AC)转换单元和低通滤波器。首先，DC-DC转换单元在于提高或降低输入的电压，并将其输出调节为最大的效 率。而DC-AC转换单元的工作原理是经过一些额外的电压缓冲后，相应的金属氧化物半导 体场效应晶体管将直流电转换成交流电，这一频率范围通常为18KHZ至20KHZ。最后，一个 低通滤波器使其转换后的AC电压平滑成一个正弦信号，从而产生一个网格频率的直流电 输出。因为功率源的输入通常不够高，所以本实用新型屏蔽系统可以在交流侧利用一个 变压器或一个DC-DC转换单元升高电压。由于DC-AC转换单元本身存在电流绝缘，所以带 有零电压开关的相位移动的全桥DC-DC转换单元，可相当于一个变压器。另外，转换器144 带有漏电流保护装置(RCD)，可以监控所有的相电流，当电流超过某个值时会启动继电器， 由于能克服漏电流的隐患，RCD提高了整个电源供电系统的安全。屏蔽终端11产生特定的电磁信号，在蜂窝移动网络覆盖区域和需要进行信息安 全保密的场所内构造一个屏蔽罩，形成一个立体屏蔽区域，使该区域内的移动电话无法接 收移动蜂窝基站的通信下行信号，从而消除移动电话产生的负面影响，当移动通信工具离 开屏蔽区后立刻恢复通信。屏蔽终端11中的智能控制器采用高速数据处理的微处理芯片、 数模-模数转换(A/D，D/A)芯片，高速数据传输线路以及其他辅助电路，使其工作的状态数 据可以实时传送到屏蔽终端控制器12，再由屏蔽终端控制器12上传至管理模块13，使管理 模块13的管理员及时方便的对屏蔽终端11工作状态以及告警信息等进行处理。并可由管 理模块13对屏蔽终端11自动进行调节，使屏蔽终端11产生与目标通信频段相对应的屏蔽 频率，达到对所有类型和频段的移动通信信号在屏蔽区内进行屏蔽。屏蔽终端控制器12对所有接入的屏蔽终端11和电源模块14进行监控管理和维 护屏蔽终端11和电源模块14的所有状态信息通过信号通道传送到屏蔽终端控制器12进 行处理，同时屏蔽终端控制器12将此信息上传到管理模块13。由管理模块13发出控制指 令，分别对各个屏蔽终端11的工作参数和状态进行控制调节，例如频率产生范围、强度、天 线角度等各单元的运行情况，以及报警信息(包括元器件的异常工作告警、失效告警、断电 告警等)；同时，屏蔽终端控制器12对能源转换模块141、储备能源模块143进行24小时数 字监控，在电源模块14无法正常供电的情况下，将供电系统切换到后备电源15或者使用低 压电力线网进行供电，以保证所有负载的正常运行工作。由上述描述可知，本系统全部实现模块化设计，以便于维护和易于更换。电源模块 14可以因地制宜采用太阳能供电，同时，电源模块14中的能源转换模块141与储备能源模 块143都为独立模块，能源转换模块141的更换不会影响后续的所有设备工作，储备蓄电池 组同样采用模块化的设计，以便于对新型的节能高性价比的蓄电池进行更换，则不至于随着技术的发展需要重新更新整个供电系统。在所述的屏蔽系统中具有后备电源15，其用以防止在节能发电系统(或电源模块 14)出现异常无法正常供电的情况下影响屏蔽系统的工作；后备电源包含有其他机械发电 机或已接入的低压电网，可根据需要进行及时切换，以保证屏蔽系统的所有元件正常运行。根据图4所示，为了减少数据传输过程中的误差，以及为了保证其安全性和免维 护，将太阳能供电系统与屏蔽终端结合形成一体，即是在屏蔽终端的至少一面安装有太阳 能电池组件21，太阳能电池组件21将其接收的太阳能转换成电能并通过控制器和电池直 接输出屏蔽终端的内部各元件需要的电能，驱动各模块的工作，这就省去了太阳能系统中 的逆变器结构和屏蔽终端的变频变压模块，这样就保证了看守所监狱专用的屏蔽终端的整 体化，使得各部件在长期的风吹日晒中具有较长的使用寿命和免维护特点。当然，太阳能电池板组件21的面积还可以比屏蔽终端一面的面积大，以更加充分 的保证屏蔽终端的长时间工作。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，同时所述的 屏蔽的对象除了手机，还可以其他无线通信工具，包括但不限于手机。凡在本实用新型的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之 内。
权利要求一种看守所监狱专用的太阳能供电型无线通信信号屏蔽系统，其特征在于，包括屏蔽终端控制器；一个或多个屏蔽终端，各个屏蔽终端都通过信息传输介质连接至屏蔽终端控制器；用于通过屏蔽终端控制器向各个屏蔽终端发出控制指令，或并通过屏蔽终端控制器获取各个屏蔽终端工作状态信息的管理模块；用于将环境中的能源转换为电能并为屏蔽终端和屏蔽终端控制器供电的电源模块；用于将环境中的其中一种能源转换处理为电能并输出的能源转换模块；用于将能源转换模块输出的电能进行存储，并根据需要将存储的电能输出的储备能源模块；用于控制储备能源模块进行电能存储和电能输出的智能控制器；用于将储备能源模块输出的电能按需要转换成特定的直流电压或交流电压的转换器。
2.根据权利要求1所述看守所监狱专用的太阳能供电型无线通信信号屏蔽系统，其特 征在于，能源转换模块为太阳能电池组，其通过一个支架固定设置在固定物体上。
3.根据权利要求1所述看守所监狱专用的太阳能供电型无线通信信号屏蔽系统，其特 征在于，储备能源模块包括连接在能源转换模块的输出端且受智能控制器控制的蓄电池 和利用能源转换模块输出的电能对蓄电池进行充电的电池充电器。
4.根据权利要求3所述看守所监狱专用的太阳能供电型无线通信信号屏蔽系统，其特 征在于，蓄电池由一只或多只可蓄电的电池串联或并联组成，电池类型包括深循环型铅酸 蓄电池、密封型铅酸蓄电池、普通开口铅酸蓄电池和碱性镉镍蓄电池。
5.根据权利要求1所述看守所监狱专用的太阳能供电型无线通信信号屏蔽系统，其特 征在于，智能控制器为开关型控制器或脉宽调制型控制器。
6.根据权利要求1所述看守所监狱专用的太阳能供电型无线通信信号屏蔽系统，其 特征在于，转换器包括直流_直流转换单元、直流_交流转换单元和低通滤波器，所述的直 流_直流转换单元的输出与低通滤波单元的输入相连，低通滤波器的输出与直流_交流转 换单元输入相连接。
7.根据权利要求6所述看守所监狱专用的太阳能供电型无线通信信号屏蔽系统，其特 征在于，转换器带有漏电流保护装置。
8.根据权利要求1所述看守所监狱专用的太阳能供电型无线通信信号屏蔽系统，其特 征在于，电源模块还包括防止雷击的防雷模块，该防雷模块为承受由于雷击引起的击穿的 保护电路。
9.根据权利要求1所述看守所监狱专用的太阳能供电型无线通信信号屏蔽系统，其 特征在于屏蔽终端控制器通过串口、并口、以太网接口、光纤接口、IEEE1394接口、蓝牙接 口、或红外接口与管理模块连接。
专利摘要一种看守所监狱专用的太阳能供电型无线通信信号屏蔽系统，其包括一个或多个屏蔽器；用于通过屏蔽终端控制器向各个屏蔽器发出控制指令，或通过屏蔽终端控制器获取各个屏蔽器工作状态信息的管理模块；将太阳能转换为电能并为屏蔽器和屏蔽终端控制器供电的电源模块。该电源模块至少包括将环境中的其中一种能源转换处理为电能并输出的能源转换模块；将能源转换模块输出的电能进行存储，并根据需要将存储的电能输出的储备能源模块；控制储备能源模块进行电能存储和电能输出的智能控制器；将储备能源模块输出的电能按需要转换成特定的直流电压或交流电压的转换器。本实用新型节约了能源，具有环保、可靠性和安全性更高的优点。
文档编号H02J7/00GK201674755SQ20102012455
公开日2010年12月15日 申请日期2010年3月5日 优先权日2010年3月5日
发明者李中馨 申请人:李中馨