CN103163862B - 智能电源分配单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能电源分配单元，所述智能电源分配单元用于连接用电设备，所述智能电源分配单元包括：带MAC集成的ARM处理器，分别与所述ARM处理器连接的网络电路、RS232串口电路、Modem串口电路、电源电路、本地时钟电路、光电隔离电路、单片机串口电路和Eeprom电路，一Modem电路与所述Modem串口电路连接，一控制电路与所述光电隔离电路连接，一协处理单片机与所述单片机串口电路连接，一第一传感器电路和显示电路分别与所述协处理单片机连接。本发明能够提供多样化的远程通信方式，将智能电源分配单元广泛应用到各种用电设备上，从而实现对这些用电设备的远程监测和远程自动安全控制，降低人力成本。

Description

智能电源分配单元

技术领域

本发明涉及电源供电控制管理，特别涉及一种智能电源分配单元。

背景技术

随着IT技术的发展，用户对设备的去人力化要求越来越高，特别是在一些发达国家，由于人力成本、无尘化、节能减排等的需要，具有自动化管理及高可靠性的产品成为大趋势。智能电源分配单元作为所有用电设备必须配备的设备，在功能上和可靠性上要求更高。现有的电源分配单元只是提供一个单一的电源输出功能，有的加入一些电流过载保护等，但其无法实现远程控制，虽然目前市场上出现了一些带有网络控制功能的电源分配单元，但这些电源分配单元只是通过web或SNMP实现用电设备简单的开关控制和各种环境参数的检测，无法实现对用电设备如互联网数据中心（IDC）服务器设备的故障自动恢复，而且，由于连接方式的限制，现有的电源分配单元无法应用到如学校、工厂、写字楼里的用电设备上，特别是当用电设备处于没有以太网只有电话网络的环境中，现有电源分配单元根本无法应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能电源分配单元，能够提供多样化的远程通信方式，将智能电源分配单元广泛应用到各种用电设备上，从而实现对这些用电设备的远程监测和控制。

为解决上述问题，本发明提供一种智能电源分配单元，所述智能电源分配单元用于连接用电设备，所述智能电源分配单元包括：

带MAC集成的ARM处理器，用于控制与其连接的所述智能电源分配单元的其它组成部件工作；

分别与所述ARM处理器连接的网络电路、RS232串口电路、Modem串口电路、电源电路、本地时钟电路、光电隔离电路、单片机串口电路和Eeprom电路，其中，网络电路用于连接计算机设备，供计算机设备通过web browser、TELNET、Email或SNMP中的一种或多种方式对所述用电设备进行远程监测和控制，所述RS232串口电路用于连接计算机设备，供计算机设备的通过RS232控制台对所述用电设备进行远程监测和控制，所述本地时钟电路用于提供整个智能电源分配单元的本地时钟，所述Eeprom电路用于存储智能电源分配单元的配置数据，所述电源电路用于为整个智能电源分配单元供电；

一Modem电路与所述Modem串口电路连接，所述Modem电路用于连接手机或电话机，供手机或电话机通过语音方式或数据方式对所述用电设备进行远程监测和控制；

一控制电路与所述光电隔离电路连接，所述控制电路用于根据ARM处理器的控制信号对所述用电设备进行远程控制，所述光电隔离电路用于将ARM处理器发出的控制信号与所述控制电路隔离；

一协处理单片机与所述单片机串口电路连接，一第一传感器电路和显示电路分别与所述协处理单片机连接，所述第一传感器电路用于对用电设备的电流、电压、功率因素、环境温度、环境湿度进行数据采集，所述协处理单片机用于接收和处理所述第一传感器电路采集到的数据，以生成电流值、电压值、功率因素值、环境温度值、环境湿度值，所述显示电路用于显示所述电流值、电压值、功率因素值、环境温度值、环境湿度值。

进一步的，在上述智能电源分配单元中，所述带MAC集成的ARM处理器还连接有一第二传感器电路，所述第二传感器电路用于对用电设备的电流、电压、功率因素、环境温度、环境湿度进行数据采集，所述带MAC集成的ARM处理器接收和处理所述第二传感器电路采集到的数据，以生成电流值、电压值、功率因素值、环境温度值、环境湿度值。

进一步的，在上述智能电源分配单元中，所述带MAC集成的ARM处理器还连接有一实时时钟电路，用于提供实时时钟和日历时间，并根据ARM处理器的控制信号与所述控制电路配合控制所述用电设备的定时开关。

进一步的，在上述智能电源分配单元中，所述用电设备为互联网数据中心服务器，所述计算机设备通过所述网络电路对所述互联网数据中心服务器进行的远程监测和控制包括：监测所述互联网数据中心服务器的运行状况，并在所述互联网数据中心服务器故障时通过所述控制电路对所述互联网数据中心服务器进行自动恢复。

进一步的，在上述智能电源分配单元中，所述带MAC集成的ARM处理器还用于存储加密算法，所述ARM处理器还连接有一硬件加密电路，用于根据所述加密算法对ARM处理器和协处理单片机中运行的软件程序进行软件和硬件加密。

进一步的，在上述智能电源分配单元中，所述协处理器单片机还连接有一蜂鸣器，所述协处理器单片机还用于监测当用电设备的电流值和/或电压值超过预设阈值时，通过所述控制电路停止向所述用电设备供电，并通过所述蜂鸣器报警。

进一步的，在上述智能电源分配单元中，所述电源电路包括一冗余电源电路。

进一步的，在上述智能电源分配单元中，所述电源电路还包括一断路器。

进一步的，在上述智能电源分配单元中，所述光电隔离电路和控制电路配合独立控制每个用电设备。

进一步的，在上述智能电源分配单元中，所述光电隔离电路、控制电路和实时时钟电路配合控制所述用电设备的启动延时。

进一步的，在上述智能电源分配单元中，所述智能电源分配单元支持的TCP/IP协议包括：ICMP、IP、TCP、UDP、DHCP、Telnet、DNS、POP3/SMTP、SNMP、HTTP、HTTPS and SSL。

进一步的，在上述智能电源分配单元中，所述第一传感器电路和第二传感器电路为PT100温度传感器、IIC接口温湿度传感器、电流互感器和电压传感器中的一种和任意组合。

与现有技术相比，本发明的所述智能电源分配单元用于连接用电设备，所述智能电源分配单元包括：带MAC集成的ARM处理器，用于控制与其连接的所述智能电源分配单元的其它组成部件工作；分别与所述ARM处理器连接的网络电路、RS232串口电路、Modem串口电路、电源电路、本地时钟电路、光电隔离电路、单片机串口电路和Eeprom电路，其中，网络电路用于连接计算机设备，供计算机设备通过web browser、TELNET、Email或SNMP中的一种或多种方式对所述用电设备进行远程监测和控制，所述RS232串口电路用于连接计算机设备，供计算机设备的通过RS232控制台对所述用电设备进行远程监测和控制，所述本地时钟电路用于提供整个智能电源分配单元的本地时钟，所述Eeprom电路用于存储智能电源分配单元的配置数据，所述电源电路用于为整个智能电源分配单元供电；一Modem电路与所述Modem串口电路连接，所述Modem电路用于连接手机或电话机，供手机或电话机通过语音方式或数据方式对所述用电设备进行远程监测和控制；一控制电路与所述光电隔离电路连接，所述控制电路用于根据ARM处理器的控制信号对所述用电设备进行远程控制，所述光电隔离电路用于将ARM处理器发出的控制信号与所述控制电路隔离；一协处理单片机与所述单片机串口电路连接，一第一传感器电路和显示电路分别与所述协处理单片机连接，所述第一传感器电路用于对用电设备的电流、电压、功率因素、环境温度、环境湿度进行数据采集，所述协处理单片机用于接收和处理所述第一传感器电路采集到的数据，以生成电流值、电压值、功率因素值、环境温度值、环境湿度值，所述显示电路用于显示所述电流值、电压值、功率因素值、环境温度值、环境湿度值，能够提供多样化的远程通信方式，将智能电源分配单元广泛应用到各种用电设备上，从而实现对这些用电设备的远程监测和远程自动安全控制，降低人力成本。

附图说明

图1是本发明一实施例的智能电源分配单元的结构示意图；

图2是本发明一实施例的智能电源分配单元的通信方式多样化示意图的示意图；

图3是本发明一实施例的Modem远程控制流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。

如图1所示，本发明提供一种智能电源分配单元（PDU，Power DistributionUnit），所述智能电源分配单元用于通过其一个或多个电源输出端口连接一个或多个用电设备，所述智能电源分配单元包括带MAC集成的ARM处理器1、网络电路2、RS232串口电路3、Modem串口电路4、电源电路5、本地时钟电路6、光电隔离电路7、单片机串口电路8和Eeprom电路9、Modem电路10、控制电路11、协处理单片机12、第一传感器电路13、显示电路14。

优选的，所述智能电源分配单元支持的TCP/IP协议包括：ICMP、IP、TCP、UDP、DHCP、Telnet、DNS、POP3/SMTP、SNMP、HTTP、HTTPS and SSL。

所述带MAC集成的ARM处理器1，用于控制与其连接的所述智能电源分配单元的其它组成部件工作，如网络电路2、RS232串口电路3和Modem串口电路4、电源电路5、本地时钟电路6、光电隔离电路7、单片机串口电路8和Eeprom电路9等。

优选的，所述带MAC集成的ARM处理器1还用于存储加密算法，所述ARM处理器还连接有一硬件加密电路17，用于根据所述加密算法对ARM处理器1和协处理单片机12中运行的软件程序进行软件和硬件加密，以防止软件程序被盗版。

分别与所述ARM处理器1连接的网络电路2、RS232串口电路3和Modem串口电路4、电源电路5、本地时钟电路6、光电隔离电路7、单片机串口电路8和Eeprom电路9，其中，网络电路2连接计算机设备，供计算机设备通过如图2所示的web browser、TELNET、Email或SNMP中的一种或多种方式对所述用电设备进行远程监测和控制，所述RS232串口电路3用于连接计算机设备，供计算机设备的通过RS232控制台对所述用电设备进行远程监测和控制，所述本地时钟电路6用于提供整个智能电源分配单元的本地时钟，所述Eeprom电路9用于存储智能电源分配单元的配置数据，所述电源电路5用于为整个智能电源分配单元供电。另外，通过web browser、TELNET、Email和SNMP等协议的支持，可以为客户的应用提供更多的二次开发接口，当采用SNMP方式对所述用电设备进行远程监测和控制时，可通过MIB Browser对用电设备进行监测和控制。

更详细的，当计算机设备连接到所述RS232串口电路3后，计算机设备的通过RS232控制台对所述用电设备进行远程监测和控制，具体可输入用户名和密码，显示登录成功后，进行后续命令的操作，如查看温湿度及智能电源分配单元的各个电源输出端口的电流大小等。

当计算机设备连接到网络电路2时，计算机设备通过web browser、TELNET、Email或SNMP中的一种或多种方式对所述用电设备进行远程监测和控制，例如TELNET启动完成后，输入用户名和密码，显示登录成功后，可进行后续命令的操作，如查看温湿度及智能电源分配单元的各个电源输出端口的电流大小等。或者在web browser的地址栏输入设备的IP地址，回车后显示登录界面，输入用户名和密码，点击确认进入控制网页。根据不同的用电设备，主页会显示温度、湿度、电流检测值等，这样就可以实现远程对智能电源分配单元的监测和控制。或者通过Email操作实现远程电源分配单元的每个端口控制与监测时，可以在web网页上设置好接收邮箱和一些参数后，通过邮箱发送命令来监测和控制智能电源分配单元的各个电源输出端口上的用电设备。

优选的，所述电源电路5包括一冗余电源电路，从而保证智能电源分配单元不间断运行。

较佳的，所述电源电路5还包括一断路器，从而实现过载的二次保护。

一Modem电路10与所述Modem串口电路4连接，所述Modem电路10用于连接手机或电话机，供手机或电话机通过语音方式或数据方式对所述用电设备进行远程监测和控制。具体的，所述Modem电路10为一内置式Modem电路，可以支持手机或电话语音方式和数据方式通信接口。另外，还可提供一支持连接外置Modem的串口，以实现在需要时连接一外置Modem。

更详细的，手机或电话机通过语音、数据方式通信实现远程电源分配单元的每个电源输出端口控制与监测时，

1）Modem电路的要求为：

RS232接口电平：3.3V

支持数据协议ITU-T V.92

支持语音拨号控制DTMF(双音多频)

2）硬件必须是9芯，标准Modem接口才能实现既支持语音方式又支持数据方式

更详细的语音方式或数据方式的控制流程如图3所示：

步骤S1，对Modem电路10进行初始化；

步骤S2，等待电话铃声；

步骤S3，判断是否有输入口令，若10秒未输入口令，则转到步骤S4，若输入口令正确，则转到步骤S5，其中，所述输入口令可为一按键值，

步骤S4，进入数据方式，得到CLI（命令行接口），选择命令操作，转到步骤S6；

步骤S5，进入语音方式，根据语音提示操作，转到步骤S6；

步骤S6，操作完成；

步骤S7，挂机返回。

一控制电路11与所述光电隔离电路7连接，所述控制电路11用于根据ARM处理器1的控制信号对所述用电设备进行远程控制，所述光电隔离电路7用于将ARM处理器发出的控制信号与所述控制电路隔离。具体的，这里在可靠性方面加入控制信号与控制电路的隔离，以增强控制信号的抗干扰能力。

优选的，所述光电隔离电路7和控制电路11配合独立控制每个电源输出端口上的用电设备。

较佳的，所述光电隔离电路7、控制电路11和实时时钟电路16配合控制所述用电设备的启动延时。

优选的，所述带MAC集成的ARM处理器1还连接有一实时时钟电路16，用于提供实时时钟和日历时间，并根据ARM处理器1的控制信号与所述控制电路11配合控制所述用电设备的定时开关，以满足办公室，工厂等的用电设备的应用需求。

较佳的，所述用电设备为互联网数据中心（IDC）服务器，所述计算机设备通过所述网络电路与所述互联网数据中心服务器进行TCP/IP通信，实现对所述互联网数据中心服务器远程监测和控制包括：监测所述互联网数据中心服务器的运行状况，并在所述互联网数据中心服务器故障时通过所述控制电路对所述互联网数据中心服务器进行自动恢复，例如，可以通过自动Ping IP的方式监测互联网数据中心服务器是否故障。

一协处理单片机12与所述单片机串口电路8连接，一第一传感器电路13和显示电路14分别与所述协处理单片机12连接，所述第一传感器电路13用于对用电设备的电流、电压、功率因素、环境温度、环境湿度进行数据采集，所述协处理单片机12用于接收和处理所述第一传感器电路采集到的数据，以生成电流值、电压值、功率因素值、环境温度值、环境湿度值，所述显示电路14用于显示所述电流值、电压值、功率因素值、环境温度值、环境湿度值。

较佳的，所述协处理器单片机12还连接有一蜂鸣器17，所述协处理器单片机12还用于监测当用电设备的电流值和/或电压值超过预设阈值时，通过所述控制电路11停止向所述用电设备供电，并通过所述蜂鸣器17报警。具体的，当智能电源分配单元的某个电源输出端口的输出口电流、电压超过范围时自动停止该端口供电，并发送报警信息，从而保证当一路电源输出端口的用电设备出问题时不会影响其他用电设备。

优选的，所述带MAC集成的ARM处理器1还连接有一第二传感器电路15，当ARM处理器1的处理能力较大时，也可以不通过协处理器单片机12，将第二传感器电路15直接与ARM处理器1连接，所述第二传感器电路15用于对用电设备的电流、电压、功率因素、环境温度、环境湿度进行数据采集，所述带MAC集成的ARM处理器1接收和处理所述第二传感器电路15采集到的数据，以生成电流值、电压值、功率因素值、环境温度值、环境湿度值。

具体的，当需要实现温度采集功能时，所述第一传感器电路13和第二传感器电路15可采用PT100温度传感器或IIC接口温湿度传感器，监测特点如下：

1）协处理器单片机12或ARM处理器1对温度传感器类型自动识别；

2）本地温度显示；

3）温度数据的远程传送；

4）本地的超温度报警；

5）显示精度：0.1度

6）传感器连接：RJ11标准接口。

当需要实现电流采集功能时，所述第一传感器电路13和第二传感器电路15可采用交流互感器，监测特点如下：

1）电流测量范围0~40安培；

2）电流测量精度：0.05安培；

3）显示精度：0.1安培；

4）本地电流显示；

5）电流数据的远程传送；

6）本地的过流报警；

7）具有双路电流检测和双路电流显示切换功能；

8）电流检测接入方式：控制器内部配置连接。

当需要实现电压采集功能时，所述第一传感器电路13和第二传感器电路15可采用交流互感器，监测特点如下：

1）电压测量范围80~100伏；

2）电流测量精度：1伏；

3）显示精度：0.1伏；

4）本地电流显示；

5）电压数据的远程传送；

6）本地的过压报警；

7）电压检测接入方式：控制器内部配置连接。

本发明的智能电源分配单元可以提供以太网、RS232和Modem的多样化的远程通信方式，可满足各种领域的用电设备的应用需求，实现对种种用电设备的远程监测和远程自动安全控制，降低人力成本。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种智能电源分配单元，其特征在于，所述智能电源分配单元用于连接用电设备，所述智能电源分配单元包括：

带MAC集成的ARM处理器，用于控制与其连接的所述智能电源分配单元的其它组成部件工作；

分别与所述ARM处理器连接的网络电路、RS232串口电路、Modem串口电路、电源电路、本地时钟电路、光电隔离电路、单片机串口电路和Eeprom电路，其中，网络电路用于连接计算机设备，供计算机设备通过web browser、TELNET、Email或SNMP中的一种或多种方式对所述用电设备进行远程监测和控制，所述RS232串口电路用于连接计算机设备，供计算机设备的通过RS232控制台对所述用电设备进行远程监测和控制，所述本地时钟电路用于提供整个智能电源分配单元的本地时钟，所述Eeprom电路用于存储智能电源分配单元的配置数据，所述电源电路用于为整个智能电源分配单元供电；

一Modem电路与所述Modem串口电路连接，所述Modem电路用于连接手机或电话机，供手机或电话机通过语音方式或数据方式对所述用电设备进行远程监测和控制；

一控制电路与所述光电隔离电路连接，所述控制电路用于根据ARM处理器的控制信号对所述用电设备进行远程控制，所述光电隔离电路用于将ARM处理器发出的控制信号与所述控制电路隔离；

一协处理单片机与所述单片机串口电路连接，一第一传感器电路和显示电路分别与所述协处理单片机连接，所述第一传感器电路用于对用电设备的电流、电压、功率因素、环境温度、环境湿度进行数据采集，所述协处理单片机用于接收和处理所述第一传感器电路采集到的数据，以生成电流值、电压值、功率因素值、环境温度值、环境湿度值，所述显示电路用于显示所述电流值、电压值、功率因素值、环境温度值、环境湿度值。

2.如权利要求1所述的智能电源分配单元，其特征在于，所述带MAC集成的ARM处理器还连接有一第二传感器电路，所述第二传感器电路用于对用电设备的电流、电压、功率因素、环境温度、环境湿度进行数据采集，所述带MAC集成的ARM处理器接收和处理所述第二传感器电路采集到的数据，以生成电流值、电压值、功率因素值、环境温度值、环境湿度值。

3.如权利要求1所述的智能电源分配单元，其特征在于，所述带MAC集成的ARM处理器还连接有一实时时钟电路，用于提供实时时钟和日历时间，并根据ARM处理器的控制信号与所述控制电路配合控制所述用电设备的定时开关。

4.如权利要求1所述的智能电源分配单元，其特征在于，所述用电设备为互联网数据中心服务器，所述计算机设备通过所述网络电路对所述互联网数据中心服务器进行的远程监测和控制包括：监测所述互联网数据中心服务器的运行状况，并在所述互联网数据中心服务器故障时通过所述控制电路对所述互联网数据中心服务器进行自动恢复。

5.如权利要求1所述的智能电源分配单元，其特征在于，所述带MAC集成的ARM处理器还用于存储加密算法，所述ARM处理器还连接有一硬件加密电路，用于根据所述加密算法对ARM处理器和协处理单片机中运行的软件程序进行软件和硬件加密。

6.如权利要求1所述的智能电源分配单元，其特征在于，所述协处理器单片机还连接有一蜂鸣器，所述协处理器单片机还用于监测当用电设备的电流值和/或电压值超过预设阈值时，通过所述控制电路停止向所述用电设备供电，并通过所述蜂鸣器报警。

7.如权利要求1所述的智能电源分配单元，其特征在于，所述电源电路包括一冗余电源电路。

8.如权利要求1所述的智能电源分配单元，其特征在于，所述电源电路还包括一断路器。

9.如权利要求1所述的智能电源分配单元，其特征在于，所述光电隔离电路和控制电路配合独立控制每个用电设备。

10.如权利要求1所述的智能电源分配单元，其特征在于，所述光电隔离电路、控制电路和实时时钟电路配合控制所述用电设备的启动延时。

11.如权利要求1所述的智能电源分配单元，其特征在于，所述智能电源分配单元支持的TCP/IP协议包括：ICMP、IP、TCP、UDP、DHCP、Telnet、DNS、POP3/SMTP、SNMP、HTTP、HTTPS and SSL。

12.如权利要求1所述的智能电源分配单元，其特征在于，所述第一传感器电路为PT100温度传感器、IIC接口温湿度传感器、电流互感器和电压传感器中的一种，第二传感器电路为PT100温度传感器、IIC接口温湿度传感器、电流互感器和电压传感器中的一种。