CN103078255B

CN103078255B - 智能楼宇的供电系统及集成式电源柜系统

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Publication number: CN103078255B
Application number: CN201210595057.1A
Authority: CN
Inventors: 王金刚; 隋学礼; 张钊; 孙会民; 张令军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2032-12-31
Also published as: CN103078255A

Abstract

本发明公开了一种智能楼宇的供电系统及集成式电源柜，集成式电源柜包括输入模块、输出模块、第一电压转换模块、蓄电池、检测模块和控制模块，输出模块上至少设有交流220V、交流18～24V和直流12～24V三路输出接口，第一电压转换模块通过第一切换模块与输入模块连接，蓄电池依次经第二切换模块和第二电压转换模块连接到输出模块，检测模块不断检测输入模块的输入电压及蓄电池的输出电压，控制模块根据检测模块的检测结果控制第一、第二切换模块使输出模块选择相应的供电方式。本发明，可以直接输出交流220V、交流18～24V和直流12～24V三路电压，并使用蓄电池提供应急电源输出，降低了成本，实施简单，并且节约了能源。

Description

智能楼宇的供电系统及集成式电源柜系统

技术领域

本发明涉及电源柜，具体涉及智能楼宇的供电系统及集成式电源柜。

背景技术

建筑智能化系统综合了计算机、信息通信等方面的最先进技术，使建筑物内的电力、空调、照明、防灾、防盗、运输设备等可以协调工作，实现了建筑物自动化（BA）、通信自动化（CA）、办公自动化（OA）、安全保卫自动化（SAS）和消防自动化（FAS）。

一般而言，建筑智能化系统包括以下一些子系统，如：数字监控及报警系统、可视对讲与门禁系统、车位管理、多媒体会议系统、智慧物联网、有线电视和卫星电视等，建筑智能化系统的正常运行离不开高质量的电源配电装置，因此，配电装置对建筑智能化系统的运行起到了至关重要的作用。然而，现有的建筑智能化系统电源解决方案大多仅是针对布线进行了优化设计，仍然没有很好地解决以下一些问题：

（1）建筑智能化系统的核心由一个中心机房、多个汇聚机房以及更多的楼层管理间机房集成构成。在这诸多的机房里，安装了许多骨干信息网络设备和服务器，由于这些的网络设备和服务器是重要的数据设备，都需二路供电保证不能断电，对电源配电装置的要求很高，然而目前许多区域只有一路供电，如果利用发电机提供第二路供电，则需要很大的投资。

（2）由于建筑物体积大，汇聚机房、管理间机房多而分散，如一个30多万平米的建筑需要百多个弱电汇聚与管理间。对如此庞大的系统进行配电管理，实施相当复杂。

（3）建筑智能化系统中不同用电设备的供电电压不同，例如：监控头与报警设备供电电压为DC12V，可视对讲设备供电电压为DC18V，消防信号线电压为DC24V，云台的供电电压为AC24V，消防水泵的供电电压为AC380V，而配电装置的输出电压为AC220V，为此，现有的建筑智能化系统中，不同的用电设备需要分别单独调压进行匹配，这样会造成相当大的能源浪费。

由此可见，目前需要对建筑智能化系统的电源配电装置提出全新的解决方案，以方便实施、降低成本、节约能源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决建筑智能化系统的电源配电装置实施复杂、成本高并浪费能源的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种智能楼宇的集成式电源柜，包括输入模块、输出模块、第一电压转换模块、蓄电池、检测模块和控制模块，所述输入模块上设有主供电输入接口和至少一路备供电输入接口；所述输出模块上至少设有交流220V、交流24V和直流12～24V三路输出接口；所述第一电压转换模块通过第一切换模块与所述输入模块连接，对所述输入模块输出的电压进行相应的转换后输出至所述输出模块，与相应的输出接口匹配连接；所述蓄电池连接在所述第一电压转换模块的输出端，并依次经第二切换模块和第二电压转换模块连接到所述输出模块，与相应的输出接口匹配连接；所述检测模块实时检测所述主供电输入接口和所述备供电输入接口的相应输入电压以及所述蓄电池的输出电压；所述控制模块根据所述检测模块的检测结果相应地发出第一、第二或第三切换信号，所述第一切换模块和所述第二切换模块根据所述第一、第二和第三切换信号相应在将所述第一电压转换模块或者所述第二电压转换模块与所述主供电输入接口、所述备供电输入接口或所述蓄电池接通或断开，使所述输出模块选择相应的供电方式。

在上述集成式电源柜中，还包括远程控制模块，所述远程控制模块获取所述输入模块和所述输出模块的输入电压以及所述蓄电池的输出电压，并通过网络接口发送给主机；所述远程控制模块接收主机的控制指令，所述控制模块根据所述控制指令发出相应的第一、第二或第三切换信号。

在上述集成式电源柜中，还包括计费模块，所述计费模块实时地把电能耗通过网络接口发送给主机。

在上述集成式电源柜中，还包括内置插排和检修插座，所述内置插排与所述输入模块连接；所述检修插座与所述蓄电池连接。

在上述集成式电源柜中，每一路所述输出接口上分别设有回路开关，以控制相应的所述输出接口输出相应的电压。

在上述集成式电源柜中，所述第二电压转换模块通过逆变单元将所述蓄电池的输出电压逆变为交流220V送至所述输出模块上的交流220V接口。

本发明还提供了一种智能楼宇的供电系统，包括设置在每一个楼层管理间的电源柜以及分别设置在智能楼宇的各房间及公共区域内的墙壁电源插座，所述电源柜为上述结构的集成式电源柜，所述墙壁电源插座包括交流220V、交流18～24V和直流12～24V插口，分别通过电源布线连接在所述集成式电源柜的相应输出接口上。

本发明，可以直接输出交流220V、交流18～24V和直流12～24V三路电压，并使用蓄电池提供应急电源输出，降低了成本，实施简单，并且节约了能源。

附图说明

图1为本发明的提供的智能楼宇的集成式电源柜电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作出详细的说明。

如图1所示，本发明提供的智能楼宇的集成式电源柜，包括输入模块10、输出模块50、第一电压转换模块30、蓄电池60和控制模块100。

输入模块10上设有主供电输入接口11和至少一路备供电输入接口12，主供电输入接口11用于接入第一路市电，备供电输入接口12用于接入第二路市电或者其他供电设备，另外，输入模块10上还设有电涌保护单元13和防雷保护单元14以及过压、过流保护单元15，以确保使用安全。

输出模块50上至少设有三路输出接口，分别为交流220V输出接口51、交流18～24V输出接口52和直流12～24V输出接口53，交流220V输出接口51用于为常规用电设备供电，例如照明灯具、机房设备等，交流18～24V输出接口52用于为消防应急灯、云台或可视对讲设备等供电，直流12～24V用于为据摄像头等设备供电，每一路输出接口上分别设有回路开关40，以控制相应的输出接口输出相应的电压，也就是说，可以利用回路开关40断开任何一路电源输出，以方便线路检修。回路开关40具有漏电保护功能。

第一电压转换模块30通过第一切换模块20连接到输入模块10，对从输入模块10输出的电压进行相应的转换后输出至输出模块50，与相应的输出接口匹配连接。

蓄电池60通过充电模块（充电模块为本领域公知技术，图中未示出）连接在第一电压转换模块30的输出端，并依次经第二切换模块70和第二电压转换模块80连接到输出模块50，与相应的输出接口匹配连接，蓄电池60充满后保持浮充。第二电压转换模块80上设有逆变单元81，采用最新IGBT逆变模式，利用逆变单元81将蓄电池60的输出电压逆变为交流220V送至输出模块50上的交流220V接口51，从而保证在主供电输入接口11和备供电输入接口12均没有电压输入时，可以输出交流220V供常规用电设备使用。

检测模块90不断地实时检测输入模块10上的主供电输入接口11和备供电输入接口12的相应输入电压以及蓄电池60的输出电压，并将检测结果发送给控制模块100，控制模块100根据主供电输入接口11和备供电输入接口12的输入电压以及蓄电池60的输出电压的检测结果相应地发出第一、第二或第三切换信号，具体设置为：

当检测模块90检测到主供电输入接口11有输入电压时，无论备供电输入接口12是否有输入电压以及蓄电池60的输出电压是否正常，控制模块100都会发出第一切换信号给第一切换模块20和第二切换模块70，第一切换模块20根据第一切换信号将主供电输入接口11与第一电压转换模块30连通，备供电输入接口12与第一电压转换模块30断开；第二切换模块70根据第一切换信号将蓄电池60与第二电压转换模块80断开；此时，集成式电源柜利用主供电线路工作。

当检测模块90检测到主供电输入接口11无输出电压，而备供电输入接口12有输出电压时，无论蓄电池60的输出电压是否正常，控制模块100都会发出第二切换信号，第一切换模块20根据第二切换信号将备供电输入接口12与第一电压转换模块30连通，主供电输入接口11与第一电压转换模块30断开；第二切换模块70根据第二切换信号将蓄电池60与第二电压转换模块80断开；此时，集成式电源柜利用备供电线路工作。

当检测模块90检测到主供电输入接口11无输出电压，备供电输入接口12也无输出电压，而蓄电池60的输出电压是否正常时，控制模块100发出第三切换信号，第一切换模块20根据第三切换信号将主供电输入接口11和备供电输入接口12与第一电压转换模块30断开；第二切换模块70根据第三切换信号将蓄电池60与第二电压转换模块80接通；此时，集成式电源柜利用蓄电池工作。

在上述集成式电源柜中，还包括远程控制模块200，远程控制模块200获取检测模块90检测到的输入模块10和输出模块50的输入电压以及蓄电池60的输出电压，通过网络接口201发送给主机，用于实现监控各路输入电压、输出电压的状态；另外，远程控制模块200还可以接收主机的控制指令并发送给控制模块100，控制模块100根据相应的控制指令发出相应的第一、第二或第三切换信号。在中心机房可以实时地观测各个节点的电源数据与运行状态，便于及时判断故障、及时抢修、及时更换电池，提高维护管理的效率和可靠性。同样地，通过增加温度、温度传感器等检测装置，还可以及时了解环境温度等参数指标。

为了方便检修，本发明提供的集成式电源柜，还包括内置插排62和检修插座61，内置插排62与输入模块10连接，检修插座61与蓄电池60连接，这样，当主供电输入接口11或者备供电输入接口12有输入电压时，可以利用主供电或备供电给内置插排62，而当主供电输入接口11和备供电输入接口12均没有输入电压时，可以利用蓄电池供电给检修插座61，从而不会影响检修工作的正常进行。

本发明提供的集成式电源柜，具有以下优点：

（1）为楼宇自控弱电系统（如：网络、通讯、监控、报警等设施）中的弱电汇聚管理间，提供一个具有综合功能的精密、净化、可靠、不间断的应急供电电源，多路输出电压直接满足消防、电视监控和防盗报警以及网络设备的应用。

（2）利用蓄电池作为应急电源，并经逆变可以提供AC220V电源输出，确保所有用电设备正常工作（设计的备电时间为30、60分钟等多种选择）。

（3）内置开关电源模块直接提供交流24V和直流12～24V电源输出，相应设备无须再将AC220V电压进行降压整流，而可以直接接电源使用，降低了整体成本，并且节约了降压整流及二次逆变浪费的电能。

（4）可以给家居住宅直流供电，直接供LED灯，音响电脑，报警探头等、形成无逆变经济型节能电源。也是酒店客房直流供电的首选方案。

（5）标准化集成与箱体配置，便于设计配套，方便管理维修，占机房空间小。

（6）无噪音，电池寿命提高50%，配电可靠性大大提高。

（7）预留了太阳能光伏绿色能源充电接口。

在上述方案的基础上，本发明还提供了一种智能楼宇的供电系统，包括设置在每一个楼层管理间的电源柜以及分别设置在智能楼宇的各房间及公共区域内的墙壁电源插座，电源柜为上述结构的集成式电源柜，墙壁电源插座包括交流220V、交流18～24V和直流12～24V插口，分别通过电源布线连接在所述集成式电源柜的相应输出接口上。上述供电系统还可用于通讯基站、IDC数据中心、智慧城市网节点机房等。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.智能楼宇的集成式电源柜，其特征在于，包括：

输入模块，其上设有主供电输入接口和至少一路备供电输入接口；

输出模块，其上至少设有交流220V、交流18～24V和直流12～24V三路输出接口；

第一电压转换模块，通过第一切换模块与所述输入模块连接，对所述输入模块输出的电压进行相应的转换后输出至所述输出模块，与相应的输出接口匹配连接；

蓄电池，连接在所述第一电压转换模块的输出端，并依次经第二切换模块和第二电压转换模块连接到所述输出模块，与相应的输出接口匹配连接；

检测模块，实时检测所述主供电输入接口、所述备供电输入接口的输入电压以及所述蓄电池的输出电压；

控制模块，根据所述检测模块的检测结果相应地发出第一、第二或第三切换信号，具体设置如下：(1)当所述检测模块检测到所述主供电输入接口有输入电压时，无论所述备供电输入接口是否有输入电压以及所述蓄电池的输出电压是否正常，所述控制模块都会发出所述第一切换信号，集成式电源柜利用主供电线路工作；(2)当所述检测模块检测到所述主供电输入接口无输出电压，而所述备供电输入接口有输出电压时，无论所述蓄电池的输出电压是否正常，所述控制模块都会发出所述第二切换信号，备供电线路工作；(3)当所述检测模块检测到所述主供电输入接口无输出电压，所述备供电输入接口也无输出电压，而所述蓄电池的输出电压正常时，控制模块发出第三切换信号，所述蓄电池工作；

内置插排，与所述输入模块连接；

检修插座，与所述蓄电池连接。

2.如权利要求1所述的智能楼宇的集成式电源柜，其特征在于，还包括远程控制模块：

获取所述输入模块和所述输出模块的输入电压以及所述蓄电池的输出电压，并通过网络接口发送给主机；

接收主机的控制指令，所述控制模块根据所述控制指令发出相应的第一、第二或第三切换信号。

3.如权利要求2所述的智能楼宇的集成式电源柜，其特征在于，还包括计费模块，所述计费模块实时地把电能耗通过网络接口发送给主机。

4.如权利要求1所述的智能楼宇的集成式电源柜，其特征在于，每一路所述输出接口上分别设有回路开关，以控制相应的所述输出接口输出相应的电压。

5.如权利要求1所述的智能楼宇的集成式电源柜，其特征在于，所述第二电压转换模块通过逆变单元将所述蓄电池的输出电压逆变为交流220V送至所述输出模块上的交流220V接口。

6.智能楼宇的供电系统，包括设置在每一个楼层管理间的电源柜以及分别设置在智能楼宇的各房间及公共区域内的墙壁电源插座，其特征在于，所述电源柜为权利要求1至5项任一项所述的集成式电源柜，所述墙壁电源插座包括交流220V、交流18～24V和直流12～24V插口，分别通过电源布线连接在所述集成式电源柜的相应输出接口上。