本发明涉及无线充电领域，具体地，涉及一种节点单元、无线充电装置及系统、充电箱。
背景技术：
地震勘探采集技术方法的不断进步和完善，大道数、高密度、高效率采集也越来越广泛的应用，地震勘探采集技术的革新使节点仪器得到迅速发展。地震勘探工程中节点单元使用少则几千，多则几万或十几万个。目前，节点单元在野外使用一段时间电池电量耗尽，需要拿回到营地进行有线充电和数据下载，这种方式影响了节点单元的使用效率，而且有线充电需要在节点单元外壳体上设置有线充电接口，不利于节点单元的密封效果，加之节点单元使用环境恶劣，接口容易损坏，增加了节点单元的故障率。
技术实现要素：
本发明实施例的主要目的在于提供一种节点单元、无线充电装置及系统、充电箱，以提高节点单元使用效率，增强节点单元的密封性和稳定性，降低节点单元的故障率。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种无线充电装置，包括：
交流电能转换模块和电磁能输出线圈，交流电能转换模块与外部电源连接，电磁能输出线圈与交流电能转换模块连接；
交流电能转换模块用于：将外部电源提供的电能转换为交流电能；
电磁能输出线圈用于：将交流电能转换为电磁能，并输出电磁能至外部的节点单元。
本发明实施例还提供一种节点单元，包括地震数据采集模块和数据处理模块，节点单元还包括：电磁能接收线圈、交流直流转换模块和电池，其中，电磁能接收线圈与交流直流转换模块连接，交流直流转换模块与电池连接，
电磁能接收线圈用于：接收来自如上所述的无线充电装置的电磁能，并将电磁能转换为交流电能；
交流直流转换模块用于：将交流电能转换为直流电能并给电池充电。
本发明实施例还提供一种无线充电系统，包括：
如上所述的无线充电装置；以及，
如上所述的节点单元；
电磁能接收线圈位于电磁能输出线圈的正上方。
本发明实施例还提供一种充电箱，包括：箱体、箱体内部设置有多层组合充电托架、与组合充电托架对应的多层轨道和多个电量指示灯；
组合充电托架安装于轨道上，每层组合充电托架均包括如上所述的无线充电装置；
轨道设置于箱体上，用于组合充电托架的拉出与推进；
每个电量指示灯均与每个无线充电装置的充电控制模块连接，用于显示每个无线充电装置上正在充电的节点单元的电量状态。
本发明实施例的节点单元、无线充电装置及系统、充电箱可以令节点单元在施工现场完成充电和数据下载，提高节点单元使用效率，同时使得节点单元外壳体上无任何接口，增强节点单元的密封性和稳定性，降低节点单元的故障率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中无线充电装置的示意图；
图2是本发明另一实施例中无线充电装置的示意图；
图3是本发明再一实施例中无线充电装置的示意图；
图4是本发明一实施例中节点单元的示意图；
图5是本发明另一实施例中节点单元的示意图；
图6是本发明再一实施例中节点单元的示意图；
图7是本发明实施例中无线充电系统的示意图；
图8是本发明实施例中充电箱的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
鉴于目前需要将节点单元拿回到营地进行有线充电和数据下载，影响了节点单元的使用效率，不利于节点单元的密封效果，增加了节点单元的故障率，本发明实施例提供一种无线充电装置，可以令节点单元在施工现场完成充电和数据下载，提高节点单元使用效率，同时使得节点单元外壳体上无任何接口，增强节点单元的密封性和稳定性，降低节点单元的故障率。以下结合附图对本发明进行详细说明。
图1是本发明一实施例中无线充电装置的示意图。如图1所示，无线充电装置1包括：
交流电能转换模块2和电磁能输出线圈4，交流电能转换模块2与外部电源连接，电磁能输出线圈4与交流电能转换模块2连接；
交流电能转换模块2用于：将外部电源提供的电能转换为交流电能；
电磁能输出线圈4用于：将交流电能转换为电磁能，并输出电磁能至外部的节点单元6(图1中未示出)。
图2是本发明另一实施例中无线充电装置的示意图。如图2所示，无线充电装置1还包括：充电控制模块3和通信模块5，每个通信模块5与多个充电控制模块3连接，每个充电控制模块3与每个交流电能转换模块2连接；
每个充电控制模块3均用于：输出对应的充电位置数据至交流电能转换模块2；
交流电能转换模块2还用于：输出充电位置数据至电磁能输出线圈4；
电磁能输出线圈4还用于：输出充电位置数据至节点单元6；
通信模块5用于：接收来自每个节点单元6的充电位置数据、电池的电量数据和直流电压数据；根据充电位置数据将电池的电量数据和直流电压数据传输至对应的充电控制模块3；其中，直流电压数据为节点单元6根据电磁能转换得到的直流电能中的直流电压数据；通信模块5每隔一个通信周期收到一次来自节点单元6中电池的电量数据和直流电压数据。
充电控制模块3还用于：根据电量数据和直流电压数据生成控制指令并输出至交流电能转换模块2；
交流电能转换模块2用于：根据控制指令将外部电源提供的电能转换为交流电能。
一实施例中，充电控制模块3具体用于：
判断电量数据是否小于第一门槛值；当电量数据小于第一门槛值时，输出第一控制指令至交流电能转换模块；
当电量数据大于或等于第一门槛值时，判断电量数据是否小于第二门槛值；当电量数据小于第二门槛值时，输出第二控制指令至交流电能转换模块；
当电量数据大于或等于第二门槛值时，判断电量数据是否小于第三门槛值；当电量数据小于第三门槛值时，判断直流电压数据是否小于第四门槛值；当直流电压数据小于第四门槛值时，输出第三控制指令至交流电能转换模块；
当电量数据大于或等于第三门槛值，或充电控制模块3在第一预设时间内未收到电量数据和直流电压数据时，输出第四控制指令至交流电能转换模块；第一预设时间可以为两个通信周期。
其中，第一门槛值小于第二门槛值，第二门槛值小于第三门槛值；
交流电能转换模块2具体用于：
根据第一控制指令将电能转换为交流电流为第一预设值的交流电能；
根据第二控制指令将电能转换为交流电流为第二预设值的交流电能；
根据第三控制指令将电能转换为交流电压为第三预设值的交流电能；
根据第四控制指令停止将电能转换为交流电能。
其中，第一预设值小于第二预设值。即，当节点单元6中电池9的电量很低时，以恒定的低电流为节点单元6充电；当节点单元6中电池9的电量中等时，以恒定的大电流为节点单元6充电；当节点单元6中电池9的电量快被充满时，以恒定的电压为节点单元6充电。
图3是本发明再一实施例中无线充电装置的示意图。如图3所示，无线充电装置1可以为充电托架，此时无线充电装置1还包括：用于放置节点单元6的充电位14，充电位14设有通孔15。
本发明实施例的无线充电装置的具体工作流程如下：
1、每个充电控制模块3均输出自身对应的充电位置数据至交流电能转换模块2，交流电能转换模块2输出充电位置数据至电磁能输出线圈4，电磁能输出线圈4输出充电位置数据至节点单元6。具体实施时，充电位置数据为不连续的位置识别电磁能交流信号，其通信信息为“1010”，每个充电位14中的充电控制模块3根据自己的组号、层号、位置号发送不同的充电位置数据。
2、通信模块5每隔一个通信周期收到一次来自每个节点单元6的充电位置数据、电池的电量数据和直流电压数据；根据充电位置数据将电池的电量数据和直流电压数据传输至对应的充电控制模块3；
3、充电控制模块3判断电量数据是否小于第一门槛值；当电量数据小于第一门槛值时，输出第一控制指令至交流电能转换模块2，交流电能转换模块2根据第一控制指令将电能转换为交流电流为第一预设值的交流电能；
当电量数据大于或等于第一门槛值时，充电控制模块3判断电量数据是否小于第二门槛值；当电量数据小于第二门槛值时，输出第二控制指令至交流电能转换模块2，交流电能转换模块2根据第二控制指令将电能转换为交流电流为第二预设值的交流电能；
当电量数据大于或等于第二门槛值时，充电控制模块3判断电量数据是否小于第三门槛值；当电量数据小于第三门槛值时，充电控制模块3判断直流电压数据是否小于第四门槛值；当直流电压数据小于第四门槛值时，输出第三控制指令至交流电能转换模块2，交流电能转换模块2根据第三控制指令将电能转换为交流电压为第三预设值的交流电能；
当电量数据大于或等于第三门槛值，或充电控制模块3在两个通信周期内未收到电量数据和直流电压数据时，输出第四控制指令至交流电能转换模块2，交流电能转换模块2根据第四控制指令停止将电能转换为交流电能。其中，第三门槛值可以为100％。即当节点单元6的电池已充满，或无线充电装置1的充电控制模块3没有收到节点单元6发来的数据时，无线充电装置1停止工作。
4、电磁能输出线圈4将交流电能转换为电磁能，并输出电磁能至外部的节点单元6。
综上，本发明实施例的无线充电装置包括交流电能转换模块和电磁能输出线圈，交流电能转换模块与外部电源连接，电磁能输出线圈与交流电能转换模块连接；交流电能转换模块将外部电源提供的电能转换为交流电能；电磁能输出线圈将交流电能转换为电磁能，并输出电磁能至外部的节点单元，可以令节点单元在施工现场完成充电和数据下载，提高节点单元使用效率，同时使得节点单元外壳体上无任何接口，增强节点单元的密封性和稳定性，降低节点单元的故障率。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种节点单元。图4是本发明一实施例中节点单元的示意图。如图4所示，节点单元6包括地震数据采集模块和数据处理模块(图4中未示出)，还包括：电磁能接收线圈7、交流直流转换模块8和电池9，其中，电磁能接收线圈7与交流直流转换模块8连接，交流直流转换模块8与电池9连接，
电磁能接收线圈7用于：接收来自上述无线充电装置1的电磁能，并将电磁能转换为交流电能；
交流直流转换模块8用于：将交流电能转换为直流电能并给电池9充电。
图5是本发明另一实施例中节点单元的示意图。如图5所示，节点单元6还包括：检测及通信模块10，检测及通信模块10分别与电池9和交流直流转换模块8连接；
电磁能接收线圈7还用于：接收来自如上所述的无线充电装置1的充电位置数据；
交流直流转换模块8还用于：将直流电能和充电位置数据发送给检测及通信模块10；
检测及通信模块10用于：从电池9获得电量数据、检测直流电能中的直流电压数据，并将充电位置数据、电量数据和直流电压数据传输至无线充电装置。其中，检测及通信模块10在每一个通信周期传输一次电量数据和直流电压数据至无线充电装置1。
一实施例中，交流直流转换模块8还用于：
未能在第二预设时间内收到交流电能时，停止运行。其中，第二预设时间可以为4个通信周期。
图6是本发明再一实施例中节点单元的示意图。如图6所示，节点单元6还包括：指示灯11和外壳12，指示灯11与检测及通信模块10连接，用于显示节点单元6的充电信息。当节点单元6正在充电时，指示灯11闪烁。外壳12的底面设有尾椎13，尾椎13用于插入无线充电装置1的通孔15中。
本发明实施例的节点单元的具体工作流程如下：
1、将尾椎13插入无线充电装置1的通孔15中。
2、电磁能接收线圈7接收来自无线充电装置1的电磁能和充电位置数据，并将电磁能转换为交流电能。
3、交流直流转换模块8将交流电能转换为直流电能并给电池9充电，将充电位置数据和直流电能发送给检测及通信模块10。其中，充电时指示灯11闪烁，当交流直流转换模块8未能在4个通信周期内收到交流电能时，交流直流转换模块8停止运行。
4、检测及通信模块10从电池9获得电量数据、检测直流电能中的直流电压数据，并将充电位置数据、电量数据和直流电压数据传输至无线充电装置。
综上，本发明实施例的节点单元包括电磁能接收线圈、交流直流转换模块和电池，电磁能接收线圈与交流直流转换模块连接，交流直流转换模块与电池连接，电磁能接收线圈接收来自无线充电装置的电磁能，并将电磁能转换为交流电能；交流直流转换模块将交流电能转换为直流电能并给电池充电，在施工现场完成充电和数据下载，提高使用效率，同时增强密封性和稳定性，降低故障率。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种无线充电系统。图7是本发明实施例中无线充电系统的示意图。如图7所示，无线充电系统包括：如上所述的无线充电装置1；以及，如上所述的节点单元6；电磁能接收线圈7位于电磁能输出线圈4的正上方。具体实施时，可以令节点单元6的电磁能接收线圈7靠近和对齐无线充电装置1的电磁能输出线圈4，当充电开始时，电磁能输出线圈4产生的磁力线16完全穿入电磁能接收线圈7，从而保障了无线充电效率，达到高效充电的目的。
本发明实施例的无线充电系统的具体工作流程如下：
1、将节点单元6的尾椎13插入无线充电装置1的通孔15中。
2、无线充电装置1的每个充电控制模块3均输出对应的充电位置数据至交流电能转换模块2，交流电能转换模块2输出充电位置数据至电磁能输出线圈4，电磁能输出线圈4输出充电位置数据至节点单元6。
3、节点单元6的检测及通信模块10从电池9获得电量数据、检测直流电能中的直流电压数据，并在每一个通信周期传输一次充电位置数据、电量数据和直流电压数据至无线充电装置1。
4、无线充电装置1的通信模块5每隔一个通信周期收到一次来自每个节点单元6的充电位置数据、电池的电量数据和直流电压数据，并根据充电位置数据将电池的电量数据和直流电压数据传输至对应的充电控制模块3。
5、无线充电装置1的充电控制模块3判断电量数据是否小于第一门槛值；当电量数据小于第一门槛值时，输出第一控制指令至交流电能转换模块2，交流电能转换模块2根据第一控制指令将电能转换为交流电流为第一预设值的交流电能；
当电量数据大于或等于第一门槛值时，充电控制模块3判断电量数据是否小于第二门槛值；当电量数据小于第二门槛值时，输出第二控制指令至交流电能转换模块2，交流电能转换模块2根据第二控制指令将电能转换为交流电流为第二预设值的交流电能；
当电量数据大于或等于第二门槛值时，充电控制模块3判断电量数据是否小于第三门槛值；当电量数据小于第三门槛值时，充电控制模块3判断直流电压数据是否小于第四门槛值；当直流电压数据小于第四门槛值时，输出第三控制指令至交流电能转换模块2，交流电能转换模块2根据第三控制指令将电能转换为交流电压为第三预设值的交流电能；
当电量数据大于或等于第三门槛值，或充电控制模块3在两个通信周期内未收到电量数据和直流电压数据时，输出第四控制指令至交流电能转换模块2，交流电能转换模块2根据第四控制指令停止将电能转换为交流电能。其中，第三门槛值可以为100％。即当节点单元6的电池已充满，或无线充电装置1的充电控制模块3没有收到节点单元6发来的数据时，无线充电装置1停止工作。
6、无线充电装置1的电磁能输出线圈4将交流电能转换为电磁能，并输出电磁能至节点单元6的电磁能接收线圈7。
7、节点单元6的电磁能接收线圈7接收来自无线充电装置1的电磁能，并将电磁能转换为交流电能。
8、节点单元6的交流直流转换模块8将交流电能转换为直流电能并给电池9充电，将直流电能发送给检测及通信模块10。其中，充电时指示灯11闪烁，当交流直流转换模块8未能在4个通信周期内收到交流电能时，交流直流转换模块8停止运行。
综上，本发明实施例的无线充电系统包括如上所述的无线充电装置1；以及如上所述的节点单元6；电磁能接收线圈7位于电磁能输出线圈4的正上方，可以令节点单元在施工现场完成充电和数据下载，提高节点单元使用效率，同时使得节点单元外壳体上无任何接口，增强节点单元的密封性和稳定性，降低节点单元的故障率。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种充电箱。图8是本发明实施例中充电箱的示意图。如图8所示，充电箱17包括：箱体18、箱体18内部设置有多层组合充电托架21、与组合充电托架21对应的多层轨道19和多个电量指示灯20；
组合充电托架21安装于轨道19上，每层组合充电托架21均包括如上所述的无线充电装置1，可以承载多个节点单元6同时充电；
轨道19设置于箱体18上，用于组合充电托架21的拉出与推进；
每个电量指示灯20均与每个无线充电装置1的充电控制模块3连接，用于显示每个无线充电装置1上正在充电的节点单元6的电量状态。
其中，每个无线充电装置1的通信模块5还包括通信模块天线22，用于接收来自节点单元6的数据。每个无线充电装置1的通信模块5还可以集成为总通信模块，一个充电箱设有一个总通信模块，用于接收来自每个节点单元6的数据，并将接收到的数据发送给对应的无线充电装置1中的充电控制模块3。箱体18保护无线充电装置1，可以采用车载式充电箱使得无线充电装置1无论在搬运状态还是在静止状态都可以为节点单元6充电。
综上，本发明实施例的充电箱包括：箱体，箱体内部设置有多层组合充电托架、与组合充电托架对应的多层轨道和多个电量指示灯；组合充电托架安装于轨道上，每层组合充电托架均包括多个无线充电装置，轨道设置于箱体上，用于组合充电托架的拉出与推进；每个电量指示灯均与每个无线充电装置的充电控制模块连接，用于显示每个无线充电装置上正在充电的节点单元的电量状态，可以令节点单元在施工现场完成充电和数据下载，提高节点单元使用效率，同时使得节点单元外壳体上无任何接口，增强节点单元的密封性和稳定性，降低节点单元的故障率。
本发明实施例提供的节点单元、无线充电装置及系统、充电箱具有以下有益效果：
1、环境适应性高。节点单元的外壳表面无接口，增强了节点单元的防水防尘的能力，避免了充电接口损坏或接触不良，增强节点单元的密封性和稳定性，降低节点单元的故障率，提高了节点单元的环境适应性。
2、充电操作简单。只要令节点单元靠近无线充电装置中即可完成节点单元的充电，有效降低了众多节点单元同时充电操作时间
3、循环使用效率高。可以令节点单元在转运到下一个采集点过程中完成电池的无线充电，提高了节点单元的循环使用效率。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种无线充电装置，其特征在于，包括：
交流电能转换模块和电磁能输出线圈，所述交流电能转换模块与外部电源连接，所述电磁能输出线圈与所述交流电能转换模块连接；
所述交流电能转换模块用于：将所述外部电源提供的电能转换为交流电能；
所述电磁能输出线圈用于：将所述交流电能转换为电磁能，并输出所述电磁能至外部的节点单元。
2.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，还包括：充电控制模块和通信模块，每个通信模块与多个充电控制模块连接，每个充电控制模块与每个交流电能转换模块连接；
每个充电控制模块均用于：输出对应的充电位置数据至所述交流电能转换模块；
所述交流电能转换模块还用于：输出所述充电位置数据至所述电磁能输出线圈；
所述电磁能输出线圈还用于：输出所述充电位置数据至节点单元；
所述通信模块用于：接收来自每个节点单元的充电位置数据、电池的电量数据和直流电压数据；根据所述充电位置数据将所述电池的电量数据和直流电压数据传输至对应的充电控制模块；其中，所述直流电压数据为所述节点单元根据所述电磁能转换得到的直流电能中的直流电压数据；
所述充电控制模块还用于：根据所述电量数据和所述直流电压数据生成控制指令并输出至所述交流电能转换模块；
所述交流电能转换模块用于：根据所述控制指令将所述外部电源提供的电能转换为交流电能。
3.根据权利要求2所述的无线充电装置，其特征在于，所述充电控制模块具体用于：
判断所述电量数据是否小于第一门槛值；当所述电量数据小于第一门槛值时，输出第一控制指令至所述交流电能转换模块；
当所述电量数据大于或等于第一门槛值时，判断所述电量数据是否小于第二门槛值；当所述电量数据小于第二门槛值时，输出第二控制指令至所述交流电能转换模块；
当所述电量数据大于或等于第二门槛值时，判断所述电量数据是否小于第三门槛值；当所述电量数据小于第三门槛值时，判断所述直流电压数据是否小于第四门槛值；当所述直流电压数据小于第四门槛值时，输出第三控制指令至所述交流电能转换模块；
当所述电量数据大于或等于第三门槛值，或所述充电控制模块在第一预设时间内未收到所述电量数据和所述直流电压数据时，输出第四控制指令至所述交流电能转换模块；
其中，所述第一门槛值小于所述第二门槛值，所述第二门槛值小于所述第三门槛值；
所述交流电能转换模块具体用于：
根据所述第一控制指令将所述电能转换为交流电流为第一预设值的交流电能；
根据所述第二控制指令将所述电能转换为交流电流为第二预设值的交流电能；
根据所述第三控制指令将所述电能转换为交流电压为第三预设值的交流电能；
根据所述第四控制指令停止将所述电能转换为交流电能。
4.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，还包括：
用于放置所述节点单元的充电位，所述充电位设有通孔。
5.一种节点单元，包括地震数据采集模块和数据处理模块，其特征在于，所述节点单元还包括：电磁能接收线圈、交流直流转换模块和电池，其中，所述电磁能接收线圈与所述交流直流转换模块连接，所述交流直流转换模块与所述电池连接，
所述电磁能接收线圈用于：接收来自权利要求1-4任一权利要求所述的无线充电装置的电磁能，并将所述电磁能转换为交流电能；
所述交流直流转换模块用于：将所述交流电能转换为直流电能并给所述电池充电。
6.根据权利要求5所述的节点单元，其特征在于，所述节点单元还包括：检测及通信模块，所述检测及通信模块分别与所述电池和所述交流直流转换模块连接；
所述电磁能接收线圈还用于：接收来自权利要求1-4任一权利要求所述的无线充电装置的充电位置数据；
所述交流直流转换模块还用于：将所述直流电能和所述充电位置数据发送给所述检测及通信模块；
所述检测及通信模块用于：从所述电池获得电量数据、检测所述直流电能中的直流电压数据，并将所述充电位置数据、所述电量数据和所述直流电压数据传输至所述无线充电装置。
7.根据权利要求5所述的节点单元，其特征在于，所述交流直流转换模块还用于：
未能在第二预设时间内收到所述交流电能时，停止运行。
8.根据权利要求6所述的节点单元，其特征在于，还包括：
指示灯，所述指示灯与所述检测及通信模块连接，用于显示所述节点单元的充电信息。
9.根据权利要求5所述的节点单元，其特征在于，还包括：外壳；
所述外壳的底面设有尾椎，所述尾椎用于插入所述无线充电装置的通孔中。
10.一种无线充电系统，其特征在于，包括：
权利要求1-4任一权利要求所述的无线充电装置；以及，
权利要求5-9任一权利要求所述的节点单元；
所述电磁能接收线圈位于所述电磁能输出线圈的正上方。
11.一种充电箱，其特征在于，包括：箱体、所述箱体内部设置有多层组合充电托架、与所述组合充电托架对应的多层轨道和多个电量指示灯；
所述组合充电托架安装于所述轨道上，每层组合充电托架均包括多个权利要求1-4任一权利要求所述的无线充电装置；
所述轨道设置于所述箱体上，用于所述组合充电托架的拉出与推进；
每个电量指示灯均与每个无线充电装置的充电控制模块连接，用于显示每个无线充电装置上正在充电的节点单元的电量状态。
技术总结