CN102928684B - 一种医疗隔离电源系统用的绝缘监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种医疗隔离电源系统用的绝缘监测装置，包括中央处理器单元、按键输入模块、LCD显示模块、存储模块、报警输出与指示模块、通讯模块、自检模块，所述的按键输入模块、LCD显示模块、存储模块、报警输出与指示模块、通讯模块、自检模块分别与中央处理器连接，还包括电流互感器断线/短路故障监测模块、过载故障监测模块、超温故障监测模块、温度传感器断线故障监测模块、与被监测系统连线断线故障监测模块、绝缘故障监测模块和功能接地断线故障监测模块。与现有技术相比，本发明具有可监测各种故障类型、可靠性高等优点。

Description

一种医疗隔离电源系统用的绝缘监测装置

技术领域

本发明涉及一种绝缘监测装置，尤其是涉及一种医疗隔离电源系统用的绝缘监测装置。

背景技术

近年来，随着电子医疗设备的大量应用，医疗场所的电气安全问题越来越受到人们的重视，我国也相继出台了相关的标准和规范，要求在重要的医疗2类场所要采用隔离电源系统(即局部IT系统)供电，并配置绝缘监测装置来监测系统的运行状况。目前市场上流行的医疗场所用绝缘监测产品，存在技术陈旧，硬件平台落后，测量响应速度慢，故障检测类型不完善等缺点。如果被监测的隔离电源系统与绝缘监测仪之间出现某一不被监测的故障类型，则系统的运行也会存在着不安全的隐患，这是医疗场所供电要求所不允许的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可监测各种故障类型、可靠性高的医疗隔离电源系统用的绝缘监测装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种医疗隔离电源系统用的绝缘监测装置，包括中央处理器单元、按键输入模块、LCD显示模块、存储模块、报警输出与指示模块、通讯模块、自检模块，所述的按键输入模块、LCD显示模块、存储模块、报警输出与指示模块、通讯模块、自检模块分别与中央处理器连接，其特征在于，还包括电流互感器断线/短路故障监测模块、过载故障监测模块、超温故障监测模块、温度传感器断线故障监测模块、与被监测系统连线断线故障监测模块、绝缘故障监测模块和功能接地断线故障监测模块；

所述的过载故障监测模块、超温故障监测模块、绝缘故障监测模块分别与中央处理单元连接，所述的过载故障监测模块与电流互感器断线/短路故障监测模块连接，所述的超温故障监测模块与温度传感器断线故障监测模块连接，所述的绝缘故障监测模块分别与功能接地断线故障监测模块、与被监测系统连线断线故障监测模块连接。

所述的中央处理器单元为freescale系列32位处理器芯片。

所述的报警输出与指示模块包括2路继电器输出单元和4路LED指示单元。

所述的通讯模块为基于Modbus-RTU协议的RS485通讯电路。

所述的通讯模块为基于CANOpen协议的CAN通讯电路。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)采用了32位高性能的处理器芯片，该芯片的特点是主频高达48MHz，具有丰富的片内外设并带有多达28路内部ADC，简化了电路的设计，提高了产品的可靠性和软件运行速度；

2)设计了各种可能的故障类型检测，任何一种故障发生，产品都能产生相应的故障报警与指示，及时提醒相关人员进行故障排查，消除安全隐患，这对于医疗2类场所是尤为重要的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种医疗隔离电源系统用的绝缘监测装置，包括用于各种信号采集与处理的中央处理器单元1，用于接线故障监测的电流互感器断线/短路故障监测模块2、温度传感器断线故障监测模块5、与被监测系统连线断线故障监测模块11、功能接地断线故障监测模块13，用于系统电流监测的过载故障监测模块3，用于系统隔离变压器温度监测的超温故障监测模块4，方便用户进行参数设置和数据查看的按键输入模块6，进行数据和菜单显示的LCD显示模块7，对配置参数进行掉电保存的存储模块8，用于报警指示的报警输出与指示模块9，用于对外通讯的通讯模块10，用于IT系统绝缘监测用的绝缘故障监测模块12，和用于检验装置本身各监测功能模块是否正常的自检模块14。

其中，中央处理单元1是装置的核心，采用freescale系列32位芯片，片内带有丰富的片内外设，可简化硬件设计。中央处理单元1负责各种输入信号采样、处理并根据处理结果判断是否发出相应的报警信号。过载故障监测模块和超温故障模块是信号调理模块，负责将来自电流互感器或温度传感器的信号调理成合适范围的电压信号，然后送入中央处理器1中的ADC，由中央处理器做进一步处理。温度传感器断线故障监测模块5、与被监测系统连线断线故障监测模块11、功能接地断线故障监测模块13等断线故障监测模块可根据实时监测的各信号数值的范围来判断对应连线是否正常，若监测到某连线上的信号出现异常，判断为接线故障。电流互感器断线/短路故障监测模块2采用周期性外加电压信号的方式分析和判断，当监测到电流数据为零时，启动模拟开关加入5V的电压信号，通过检测电流互感器和采样电阻的分压情况来判断电流互感器的连接是否正常，并判断异常的情况下是断线还是短路。绝缘故障监测模块12由信号发生电路、信号注入电路和绝缘监测电路组成。信号发生电路产生特定的测量信号，通过信号注入电路加到被监测的IT系统中，由绝缘监测电路来测量IT系统对地的电流信号和电压信号，并送中央处理器1的ADC进行采样和处理，通过相应的计算得到绝缘电阻值。通讯模块10采用自带DCDC电气隔离的RS485模块，将来自中央处理单元1的通信指令变成实际的RS485差分电平输出，从而实现该装置与上位机系统的数据交换。存储模块8采用带有实时时钟功能的铁电芯片，用于存储系统的配置和校准参数，以及事件记录，还可以利用实时时钟来计时。自检模块14，用于检测装置的主要功能是否正常，用户通过自检按键启动自检功能时，中央处理器1启动自检电路，分别使绝缘故障监测模块、过载故障监测模块和超温故障监测模块出现相应的故障，然后中央处理器采集三个模块的数据并进行处理，根据处理结果决定是否发出相应的故障报警信息，用户可以据此来判断仪表的上述三个故障监测模块功能是否正常。自检完后，装置会自动关断自检电路，恢复正常运行。

工作原理：

电流和温度信号分别经过过载和超温故障监测模块进行信号处理后送入中央处理单元1，由中央处理单元完成AD采样和计算处理，得出实际的测量数值，与报警阈值相比较，判断是否出现故障并发出相应的报警指示。绝缘故障监测模块12由信号发生电路产生特定的测量信号注入到IT系统中，监测电路将测量信号的电流和电压处理后送到中央处理单元1，中央处理单元的AD采样后，通过相应的算法得到绝缘电阻，并与预先设置好的报警阈值对比，或判断为绝缘故障，则发出绝缘故障报警指示。各断线故障监测模块根据实时测量的数值判断各连线是否正常，并在异常时发出相应的报警指示。报警输出与指示模块根据故障类型分别使相应的继电器动作，并使对应的报警指示灯闪烁。LCD显示模块7实时显示电阻、电流和温度测量值，当出现故障报警时，显示模块还能显示故障类型。所有测量数据都被保存在内存中相应的地址处。中央处理单元1可以通过通信模块10与上位机系统进行数据交换，上位机通过Modbus指令实现对该装置的监测。装置可以通过通讯模块响应来自上位机的读写命令。配置参数被存储进存储模块8中，保证了下次开机时系统的配置不会改变。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种医疗隔离电源系统用的绝缘监测装置，包括中央处理器单元、按键输入模块、LCD显示模块、存储模块、报警输出与指示模块、通讯模块、自检模块，所述的按键输入模块、LCD显示模块、存储模块、报警输出与指示模块、通讯模块、自检模块分别与中央处理器连接，其特征在于，还包括电流互感器断线/短路故障监测模块、过载故障监测模块、超温故障监测模块、温度传感器断线故障监测模块、与被监测系统连线断线故障监测模块、绝缘故障监测模块和功能接地断线故障监测模块；

所述的过载故障监测模块、超温故障监测模块、绝缘故障监测模块分别与中央处理单元连接，所述的过载故障监测模块与电流互感器断线/短路故障监测模块连接，所述的超温故障监测模块与温度传感器断线故障监测模块连接，所述的绝缘故障监测模块分别与功能接地断线故障监测模块、与被监测系统连线断线故障监测模块连接；

温度传感器断线故障监测模块、与被监测系统连线断线故障监测模块、功能接地断线故障监测模块分别根据实时监测的各信号数值的范围来判断对应连线是否正常，若监测到某连线上的信号出现异常，判断为接线故障；

电流互感器断线/短路故障监测模块采用周期性外加电压信号的方式分析和判断，当监测到电流数据为零时，启动模拟开关加入5V的电压信号，通过检测电流互感器和采样电阻的分压情况来判断电流互感器的连接是否正常，并判断异常的情况下是断线还是短路；

绝缘故障监测模块由信号发生电路、信号注入电路和绝缘监测电路组成，信号发生电路产生特定的测量信号，通过信号注入电路加到被监测的IT系统中，由绝缘监测电路来测量IT系统对地的电流信号和电压信号，并送中央处理器的ADC进行采样和处理，通过相应的计算得到绝缘电阻值。

2.根据权利要求1所述的一种医疗隔离电源系统用的绝缘监测装置，其特征在于，所述的中央处理器单元为freescale系列32位处理器芯片。

3.根据权利要求1所述的一种医疗隔离电源系统用的绝缘监测装置，其特征在于，所述的报警输出与指示模块包括2路继电器输出单元和4路LED指示单元。

4.根据权利要求1所述的一种医疗隔离电源系统用的绝缘监测装置，其特征在于，所述的通讯模块为基于Modbus-RTU协议的RS485通讯电路。

5.根据权利要求1所述的一种医疗隔离电源系统用的绝缘监测装置，其特征在于，所述的通讯模块为基于CANOpen协议的CAN通讯电路。