CN103364668B - 一种直流配电设备智能监控与能耗监测系统 - Google Patents

一种直流配电设备智能监控与能耗监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直流配电设备智能监控与能耗监测系统,包括主控单元,以及分别与所述主控单元连接的人机交互单元、设置在待监测直流配电设备上的霍尔传感器和多个支路监测单元。本发明所述直流配电设备智能监控与能耗监测系统,可以克服现有技术中功能单一、结构不合理和适用性差等缺陷,以实现功能多、结构合理和适用性好的优点。

Description

一种直流配电设备智能监控与能耗监测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及直流配电设备技术领域,具体地,涉及一种直流配电设备智能监控与 能耗监测系统。
背景技术
[0002] 在通信行业,48V直流配电设备应用很广泛,而且绝大多数为关键设备。这样直流 配电设备的稳定性、可靠性尤为重要。
[0003]目前,有少数的直流配电监控产品具有母线电压与电流的检测以及支路开关的状 态检测,以及支路故障报警功能。
[0004] 但大多数直流配电设备只配备了基本的电流电压表。功能单一,且大多数没有智 能通信接口,无法满足集中监控,或监控数据单一,不能适应目前的通信与物联网快速发 展,更不能满足集中监控系统与能耗监测平台的要求。
[0005] 在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术中至少存在功能单一、结构不合理 和适用性差等缺陷。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于,针对上述问题,提出一种直流配电设备智能监控与能耗监测 系统,以实现功能多、结构合理和适用性好的优点。
[0007] 为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种直流配电设备智能监控与能耗 监测系统,包括主控单元,以及分别与所述主控单元连接的人机交互单元、设置在待监测直 流配电设备上的霍尔传感器和多个支路监测单元。
[0008] 进一步地,所述主控单元,包括与所述人机交互单元连接的主板单片机,以及分别 与所述主板单片机连接的主路数据采集模块、主板通信模块、存储模块和主板电源转换模 块;
[0009] 所述主路数据采集模块与霍尔传感器连接;所述主板通信模块和主板电源转换模 块,分别与支路监测单元连接。
[0010] 进一步地,所述主控单元,还包括与副板电源转换模块连接的INA194A和分流器。
[0011] 进一步地,所述主控单元,还包括与主板单片机连接的告警输出模块。
[0012] 进一步地,所述告警输出模块,包括声光报警器或继电器输出节点报警器。
[0013] 进一步地,所述支路监测单元,包括副板单片机,以及分别与所述副板单片机连接 的副板通信模块、副板电源转换模块和支路数据采集模块;所述副板通信模块与主板通信 模块连接,所述副板电源转换模块与主板电源转换模块连接。
[0014] 进一步地,所述主板单片机主要包括型号为STM8S208RBT6的芯片,所述副板单片 机主要包括型号为STM8S208RBT6的芯片;
[0015] 所述主板通信模块包括RS485通信接口或RS232通信接口,所述副板通信模块,包 括RS485通信接口或RS232通信接口。
[0016]进一步地,所述人机交互单元,包括分别与所述主板单片机连接的操作键盘和显 示屏。
[0017]进一步地,所述人机交互单元,具体为320*240的液晶显示屏和操作键盘。
[0018]进一步地,每个支路监测单元能够监测24路。
[0019]本发明各实施例的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,由于包括主控单元, 以及分别与主控单元连接的人机交互单元、设置在待监测直流配电设备上的霍尔传感器和 多个支路监测单元;可以用于通信行业直流48V配电系统中直流配电设备的运行状态监 控与支路电量监测,其主要完成直流配电设备母线与配出支路电量的监测、故障报警等;同 时,可作为能耗监测平台的前端监测设备;从而可以克服现有技术中功能单一、结构不合理 和适用性差的缺陷,以实现功能多、结构合理和适用性好的优点。
[0020] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变 得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
[0021] 下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0022] 附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实 施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0023] 图1为本发明直流配电设备智能监控与能耗监测系统的工作原理示意图(单个副 模块配出24路支路);
[0024] 图2a-图2z、图3为本发明中主控单元主要部分的电气原理示意图;其中: FM24C256,铁电存储器;布线完成后ABU48+与AGND连接在一起;VOUT,负电源输出; IXDBG1,IXD背光二极管阴极;POWLED,电源指示;COMLED,通信指示;ALLED,告警指示;
[0025] 图4a-图4r为本发明中支路监测单元主要部分的电气原理示意图。
具体实施方式
[0026] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实 施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
[0027]根据本发明实施例,如图1、图2a_图2z、图3、图4a_图4r所示,提供了一种直流配 电设备智能监控与能耗监测系统,具体为一种集配电设备运行状态监控、双路母线电量监 测、配出支路电量监测、电能计量、能耗分析、故障报警为一体的智能型直流配电监测系统, 主要用于通信行业直流48V配电系统中直流配电设备的运行状态监控与支路电量监测,其 主要完成直流配电设备母线与配出支路电量的监测、故障报警等;同时,可作为能耗监测平 台的前端监测设备。
[0028] 该直流配电设备智能监控与能耗监测系统,在优化了目前较为先进的智能型直流 配电监控产品的基础上,增加了配出支路电量监测、电能计量、按月电能记录;同时,提供了 独立双路母线电量监测,完全满足目前通信主备独立双路供电系统。该直流配电设备智能 监控与能耗监测系统的运用,可方便运行维护管理与能耗监测,为节能减排提供可靠的依 据。
[0029] 参见图1,本实施例的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,包括主控单元,以 及分别与主控单元连接的人机交互单元、设置在待监测直流配电设备上的霍尔传感器和多 个支路监测单元;每个支路监测单元能够监测24路。具体实施时,主控单元主要部分的电 气原理,可以参见图2a-图2z和图3,图2a-图2z和图3中省去了相应模块的相似或相同 模块;支路监测单元主要部分的电气原理,可以参见图4a_图4i,图4a-图4i中省去了相 应模块的相似或相同模块。
[0030]其中,上述主控单元,包括与人机交互单元连接的主板单片机,分别与主板单片机 连接的主路数据采集模块、主板通信模块、存储模块和主板电源转换模块,与副板电源转换 模块连接的INA194A和分流器,以及与主板单片机连接的告警输出模块;主路数据采集模 块与霍尔传感器连接;主板通信模块和主板电源转换模块,分别与支路监测单元连接。这 里,告警输出模块,包括声光报警器或继电器输出节点报警器。
[0031] 上述支路监测单元,包括副板单片机,以及分别与副板单片机连接的副板通信模 块、副板电源转换模块和支路数据采集模块;副板通信模块与主板通信模块连接,副板电源 转换模块与主板电源转换模块连接。
[0032] 例如,主板单片机主要包括型号为STM8S208RBT6的芯片,副板单片机主要包括型 号为STM8S208RBT6的芯片;,主板通信模块包括RS485通信接口或RS232通信接口,副板 通信模块包括RS485通信接口或RS232通信接口。
[0033] 上述人机交互单元,包括分别与主板单片机连接的操作键盘和显示屏。例如,人机 交互单元,具体可以为320*240的液晶显示屏和操作键盘。
[0034] 上述实施例的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,主要包括人机交互单元、 主控单元和支路监测单元。该直流配电设备智能监控与能耗监测系统,具有以下特点:
[0035] ⑴具有同时对独立双路供电的两路电压、电流、功率的监测功能,电能的计量功 能;
[0036] ⑵具有同时对独立双路配电设备的配出支路电流、功率的监测功能,电能的计量 功能,配出支路可达120路,并可监测配出支路开关状态;
[0037] ⑶选用芯片INA194A通过分流器检测配出支路电流大小,具有电路简单、可靠、性 价比尚等特点;
[0038] ⑷具有欠压、超压和支路开关故障告警等功能,提供了多种报警形式(声、光、继电 器输出节点),并提供了RS485、RS232两种通信接口方便组网集中监控;
[0039] (5)可以按月查询独立双路的两路主母线和配出支路历史电能;
[0040] (6)可以设置主母线霍尔传感器参数、配出支路路数、配出支路分流器参数、通信地 址等参数,以及具有电能清零等功能;
[0041] (7)每个支路监测单元可以监测24路,5个支路监测单元最多可以实现120路配出 支路的监测和计量,系统构成灵活、简单;
[0042] ⑶断电后能保存系统设定值和记录存储信息,具有来电自启动功能。
[0043] 上述实施例的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,可以达到以下有益效果: [0044]⑴采用高可靠MCU设计;母线电流采集采用了霍尔传感器,使该直流配电设备智 能监控与能耗监测系统与主母线完全隔离,保证了可靠性;
[0045] ⑵配出支路电流的采集因为数量太多,所以采用了分流器与INA194A芯片,极大 降低了成本,电路简单、可靠;
[0046] ⑶主控单元与支路监测单元采用RS485通信总线结构方式相连接,扩展性强,接 线、安装、调试非常方便;
[0047] ⑷双路监测电路之间相互完全独立,运行安全、可靠;各单元之间均采用RS485通 信总线结构相连接。
[0048] 在上述实施例中,人机交互单元中显示屏的各个显示界面,举例说明如下:
[0049] ⑴第一屏:系统主界面:
Figure CN103364668BD00071
[0051] ⑵第二屏:支路信息查询界面:
Figure CN103364668BD00072
[0053] ⑶第三屏:历史电能查询界面:
[0054]
Figure CN103364668BD00081
[0055] ⑷第四屏:支路电能查询界面:
Figure CN103364668BD00082
[0057] (5)第五屏:系统参数设置界面:
Figure CN103364668BD00083
[0059] 综上所述,本发明上述各实施例的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,采用 先进的技术对配出支路电参数进行实时测量与计量,并监控开关状态,对电压、电流、功率、 电能等多种电量进行实时监测,对保障配电系统正常稳定的运行起到了关键作用,降低了 系统维护成本,提高了整体工作效率,在实现多项监控的同时确保系统的可靠性。
[0060] 最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明, 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可 以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的 保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,包括主控单元,以及分别 与所述主控单元连接的人机交互单元、设置在待监测直流配电设备上的霍尔传感器和多个 支路监测单元; 该直流配电设备智能监控与能耗监测系统,具有: (1)具有同时对独立双路供电的两路电压、电流、功率的监测功能,电能的计量功能; ⑵具有同时对独立双路配电设备的配出支路电流、功率的监测功能,电能的计量功能, 配出支路可达120路,并可监测配出支路开关状态; ⑶选用芯片INA194A通过分流器检测配出支路电流大小,具有电路简单、可靠、性价比 高的特点; ⑷具有欠压、超压和支路开关故障告警功能,提供了声、光、继电器输出节点,并提供了RS485、RS232两种通信接口方便组网集中监控; (5) 可以按月查询独立双路的两路主母线和配出支路历史电能; (6) 可以设置主母线霍尔传感器参数、配出支路路数、配出支路分流器参数、通信地址参 数,以及具有电能清零功能; (7) 每个支路监测单元可以监测24路,5个支路监测单元最多可以实现120路配出支路 的监测和计量,系统构成灵活、简单; ⑶断电后能保存系统设定值和记录存储信息,具有来电自启动功能。
2. 根据权利要求1所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,所述 主控单元,包括与所述人机交互单元连接的主板单片机,以及分别与所述主板单片机连接 的主路数据采集模块、主板通信模块、存储模块和主板电源转换模块; 所述主路数据采集模块与霍尔传感器连接;所述主板通信模块和主板电源转换模块, 分别与支路监测单元连接。
3. 根据权利要求2所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,所述 主控单元,还包括与副板电源转换模块连接的芯片INA194A和分流器。
4. 根据权利要求2所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,所述 主控单元,还包括与主板单片机连接的告警输出模块。
5. 根据权利要求4所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,所述 告警输出模块,包括声光报警器或继电器输出节点报警器。
6. 根据权利要求2-5中任一项所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征 在于,所述支路监测单元,包括副板单片机,以及分别与所述副板单片机连接的副板通信模 块、副板电源转换模块和支路数据采集模块;所述副板通信模块与主板通信模块连接,所述 副板电源转换模块与主板电源转换模块连接。
7. 根据权利要求6所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,所 述主板单片机主要包括型号为STM8S208RBT6的芯片,所述副板单片机主要包括型号为 STM8S208RBT6 的芯片; 所述主板通信模块包括RS485通信接口或RS232通信接口,所述副板通信模块包括RS485通信接口或RS232通信接口。
8. 根据权利要求2所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,所述 人机交互单元,包括分别与所述主板单片机连接的操作键盘和显示屏。
9. 根据权利要求1所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,所述 人机交互单元,具体为320*240的液晶显示屏和操作键盘。
10. 根据权利要求1所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,每个 支路监测单元能够监测24路。
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