CN104535105B - 一种设备状态监控信息终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设备状态监控信息终端，航空插头通过设置于终端内部的三相线路连接三相外接头，电流传感器和电压传感器用于检测三相线路上的电流和电压，三相线路的电流信号通过调理电路A的限幅后接入控制器的3路AD，三相线路的电压信号通过调理电路B的限幅后接入控制器的另外3路AD；三相线路中的其中一相连接单相外接头；本发明将用电设备根据其所需电力类型接入三相外接头或单相外接头，相当于只是在外部电力向用电设备的供电线路上串入了本终端，使得不用增加额外的转接线路就可以实现电力供电线路的电流和电压测量。本终端还能够环境参数监测、其他网络接口扩展外设的接入、并提供了多种类型接口，提高了终端的灵活性。

Description

一种设备状态监控信息终端

技术领域

本发明属于现场设备供配电领域，具体涉及一种设备状态监控信息终端。

背景技术

随着科技发展现场用电设备日渐增多，一些升级换代滞后的大型用电设备或设计时未考虑参数监测的设备在配电管理及用电、运行状态监测等环节显得日趋重要却相对薄弱。对于在役且尚满足现场需求的设备为实现配电管理及运行状态监测等功能而进行升级改造则成本过高。因此，在不改变已有设备技术状态的前提下，对设备加装监控终端实现现场环境、配电、音视频等相关信息采集及相关设备的控制，一方面为现场提供安全保证，另一方面极大的节约成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种设备状态监控信息终端，能够在不改变现场已安装的用电设备现状的前提下，对环境、配电及其他相关参数进行采集和远传。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种设备状态监控信息终端，包括：通过串口相互连接的嵌入式计算机和控制器，与控制器相连的电力转接及监测电路、大气压力传感器、温湿度传感器、键盘和显示屏，与嵌入式计算机相连的网关、扬声器和对外接口；所述网关扩展多个网络接口；该终端还包括供电电路；

所述电力转接及监测电路包括3个电流传感器、3个电压传感器、调理电路A、调理电路B、三相外接头、单相外接头和航空插头；航空插头通过设置于终端机壳内部的三相线路连接三相外接头，电流传感器和电压传感器用于监测三相线路上的电流值和电压值，三相线路的电流监测值通过调理电路A的限幅后接入控制器的3路AD，三相线路的电压监测值通过调理电路B的限幅后接入控制器的另外3路AD；所述三相线路中的其中一相连接单相外接头；本终端接入被测用电设备的供电线路时，航空插头连接提供电力的供电端，被测用电设备根据其用电类型接入三相外接头或单相外接头；

所述大气压力传感器和温湿度传感器均通过I²C总线将采集的环境信息传入控制器，键盘和显示屏也连入控制器；

所述控制器作为接口扩展功能部件，将所连接各种传感器所采集的信息以及键盘键入的信息传递给嵌入式计算机，将嵌入式计算机发送的显示信息传递给显示屏；

嵌入式计算机具有如下功能：(1)对三相线路上的电流监测值和电压监测值进行监测，如果超出设定的阈值，则通过扬声器和/或显示屏进行报警；(2)对大气压力传感器和温湿度传感器采集的环境信息进行监测，如果超出设定的阈值，则通过扬声器和/或显示屏进行报警；(3)将所述扩展的网络接口所连接网络设备采集的信息通过选定类型的对外接口上报给外部的服务器，或者在显示屏中进行显示；(4)根据键盘输入的信息进行各类阈值的设定；

所述供电电路包括电源转换模块和保险；所述电源转换模块从所述三相线路中的其中一相提取电源经转换给嵌入式计算机和控制器供电，电源转换模块向嵌入式计算机和控制器供电的线路上串联有保险；

所述三相外接头、单相外接头、航空插头、对外接口、网络接口、键盘和显示屏均设置在本终端的机壳上；所述保险通过机壳上的开口引出，并由安装在机壳上的旋盖进行保护；机壳上还设有接地端子，为机壳内部的电路提供地电位。

优选地，所述嵌入式计算机进一步对上报给服务器的数据进行预处理。

优选地，所述网络接口连接图像采集设备和/或声音采集设备。

优选地，所述对外接口包括USB接口、VGA接口和RS232接口。

优选地，该终端的机壳为平板型的长方体结构；正面安装键盘、显示屏和三相外接头；一个侧面安装航空插头，另一个侧面安装单相外接头、各类对外接口、网络接口、保险的旋盖和接地端子。

有益效果：

本发明针对现场已安装的用电设备不能改变的情况，设计了设备状态监控信息终端，该终端将所需检测的外部电力线路接入航空插头，从而将外部电力进入本终端，将用电设备根据其所需电力类型接入三相外接头或单相外接头，从而将令向用电设备的供电不受影响，本发明相当于只是在外部电力向用电设备的供电线路上串入了本终端，使得不用增加额外的转接线路就可以实现电力供电线路的监测。

而且，本终端不仅能够实现电力线路监测，还能够实现环境参数监测、其他网络接口扩展外设的接入和数据采集，并提供了多种类型接口，从而提供了本发明终端的灵活性。

其次，本终端充分利用了嵌入式计算机的已有外设接口并采用控制器扩展了其他接口功能，从而以最少的设备实现更多的外设接口功能，节省成本，减小设备体积。

附图说明

图1为本发明设备状态监控信息终端设计示意图。

图2为本发明设备状态监控信息终端的功能框图。

图3为本发明设备状态监控信息终端的层级框架图。

图4本发明设备状态监控信息终端的外观图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明的设备状态监控信息终端以嵌入式计算机为核心，作为整个设备远程实时运行监控管理系统前端采集处理设备，分布配置于现场，用于获取现场相关信息。

如图1所示，本发明的设备状态监控信息的硬件设备分为如下几个大部分，包括：嵌入式计算机、人机交互的键盘和显示屏、网关、电力转接及监测电路、环境参数监测电路和外设接口。其中，电力转接及监测电路用于提供将外部环境的电力引入到本终端然后再引出，使得不用增加额外的转接线路就可以实现电力供电线路的电流和电压测量。环境参数监测电路用于提供传感器测量环境信息。外设接口用于提供接口将本终端与外部设备相连，实现采集数据的输出、报警提示等功能。人机交互显示屏和键盘用于提供人机交互介质。网关用于实现网络接口的扩展，通过网络接口连接更多的网络外设，从而利用网络实现更多样化的信息采集，例如视频采集。

在软件方面，各种功能均集成于嵌入式计算机实现，包括驱动、数据接收、数据采集、数据上报、管理和自检。

但是嵌入式计算机没有那么多接口供上述硬件连接，因此本发明加入了一个控制器作为接口扩展功能部件，例如可以采用ARM处理器LPC2378。

因此，本发明采用嵌入式计算机+控制器的核心结构实现了上述硬件和软件功能。如图2所示，该实现电路包括通过串口相互连接的嵌入式计算机和控制器，与控制器相连的电力转接及监测电路、大气压力传感器、温湿度传感器、键盘和显示屏，与嵌入式计算机相连的网关、扬声器和对外接口。对外接口包括USB接口、VGA接口和RS232接口。网关扩展多个网络接口。

具体来说，电力转接及监测电路包括3个电流传感器、3个电压传感器、调理电路A、调理电路B、三相外接头、单相外接头和航空插头。航空插头通过设置于终端机壳内部的三相线路连接三相外接头，电流传感器和电压传感器用于监测三相线路上的电流值和电压值，三相线路的电流监测值通过调理电路A的限幅后接入控制器的3路AD，三相线路的电压监测值通过调理电路B的限幅后接入控制器的另外3路AD；三相线路中的其中一相连接单相外接头。

其中，三相外接头、单相外接头和航空插头均设置在终端的机壳上。在使用时，将所需检测的外部电力线路接入航空插头，从而将外部电力进入本终端，将用电设备根据其所需电力类型接入三相外接头或单相外接头，从而将令向用电设备的供电不受影响，本发明相当于只是在外部电力向用电设备的供电线路上串入了本终端，使得不用增加额外的转接线路就可以实现电力供电线路的监测。

大气压力传感器和温湿度传感器共同完成环境参数监测功能，这两种环境传感器均通过I²C总线将采集的环境信息传入控制器。

键盘和显示屏也连入控制器。

控制器作为接口扩展功能部件，将所连接各种传感器所采集的信息以及键盘键入的信息传递给嵌入式计算机，将嵌入式计算机发送的显示信息传递给显示屏。

嵌入式计算机为数据采集设备控制核心，其上运行Windows操作系统，管理和执行配套服务程序完成终端的综合控制、数据采集，并提供网口、串口等外设接口，具体具有如下功能：

(1)对三相线路上的电流监测值和电压监测值进行监测，如果超出设定的阈值，则通过扬声器和/或显示屏进行报警。

(2)对大气压力传感器和温湿度传感器采集的环境信息进行监测，如果超出设定的阈值，则通过扬声器和/或显示屏进行报警。

(3)将扩展的网络接口所连接网络设备采集的信息通过选定类型的对外接口上报给外部的服务器，或者在显示屏中进行显示；还可以进一步对上报给服务器的数据进行预处理。嵌入式计算机：

(4)根据键盘输入的信息进行各类阈值的设定；

(5)具有自检功能，开机上电时终端对所有外设轮询，可及时发现故障并及时上报。

该终端中还具备供电电路，用于采用三相线路中的电力向终端内部芯片提供电源。其包括电源转换模块和保险。所述电源转换模块从所述三相线路中的其中一相提取电源经转换给嵌入式计算机和控制器供电，电源转换模块向嵌入式计算机和控制器供电的线路上串联有保险。

本发明提供的设备状态监控信息终端形成了如图3所示的层次结构，其中，最下层为硬件基础，包括嵌入式计算机、扩展网络接口、温湿度传感器、大气压力传感器、电流和电压监测信息以及电力转接电路。中间层级为软件服务，包括数据采集、数据接收、数据上报、数据管理和外设驱动。最上层为与本设备状态监控信息终端相连的上位机设备组件，例如可以包括服务器、监控主屏、局域网。

在外形上，如图4所示，为了进行减小体积，该终端的机壳设计为平板型的长方体结构；正面安装键盘、显示屏和三相外接头；一个侧面安装航空插头，另一个侧面安装单相外接头、各类对外接口、网络接口。保险通过机壳上的开口引出，并由安装在机壳上的旋盖进行保护；机壳上还设有接地端子，为机壳内部的电路提供地电位。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非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 (5)

1.一种设备状态监控信息终端，其特征在于，包括：通过串口相互连接的嵌入式计算机和控制器，与控制器相连的电力转接及监测电路、大气压力传感器、温湿度传感器、键盘和显示屏，与嵌入式计算机相连的网关、扬声器和对外接口；所述网关扩展多个网络接口；该终端还包括供电电路；

所述电力转接及监测电路包括3个电流传感器、3个电压传感器、调理电路A、调理电路B、三相外接头、单相外接头和航空插头；航空插头通过设置于终端机壳内部的三相线路连接三相外接头，电流传感器和电压传感器用于监测三相线路上的电流值和电压值，三相线路的电流监测值通过调理电路A的限幅后接入控制器的3路AD，三相线路的电压监测值通过调理电路B的限幅后接入控制器的另外3路AD；所述三相线路中的其中一相连接单相外接头；本终端接入被测用电设备的供电线路时，航空插头连接提供电力的供电端，被测用电设备根据其用电类型接入三相外接头或单相外接头；

所述大气压力传感器和温湿度传感器均通过I²C总线将采集的环境信息传入控制器，键盘和显示屏也连入控制器；

所述控制器作为接口扩展功能部件，将所连接各种传感器所采集的信息以及键盘键入的信息传递给嵌入式计算机，将嵌入式计算机发送的显示信息传递给显示屏；

嵌入式计算机具有如下功能：(1)对三相线路上的电流监测值和电压监测值进行监测，如果超出设定的阈值，则通过扬声器和/或显示屏进行报警；(2)对大气压力传感器和温湿度传感器采集的环境信息进行监测，如果超出设定的阈值，则通过扬声器和/或显示屏进行报警；(3)将所述扩展的网络接口所连接网络设备采集的信息通过选定类型的对外接口上报给外部的服务器，或者在显示屏中进行显示；(4)根据键盘输入的信息进行各类阈值的设定；

所述供电电路包括电源转换模块和保险；所述电源转换模块从所述三相线路中的其中一相提取电源经转换给嵌入式计算机和控制器供电，电源转换模块向嵌入式计算机和控制器供电的线路上串联有保险；

所述三相外接头、单相外接头、航空插头、对外接口、网络接口、键盘和显示屏均设置在本终端的机壳上；所述保险通过机壳上的开口引出，并由安装在机壳上的旋盖进行保护；机壳上还设有接地端子，为机壳内部的电路提供地电位。

2.如权利要求1所述的设备状态监控信息终端，其特征在于，所述嵌入式计算机进一步对上报给服务器的数据进行预处理。

3.如权利要求1所述的设备状态监控信息终端，其特征在于，所述网络接口连接图像采集设备和/或声音采集设备。

4.如权利要求1所述的设备状态监控信息终端，其特征在于，所述对外接口包括USB接口、VGA接口和RS232接口。

5.如权利要求1所述的设备状态监控信息终端，其特征在于，该终端的机壳为平板型的长方体结构；正面安装键盘、显示屏和三相外接头；一个侧面安装航空插头，另一个侧面安装单相外接头、各类对外接口、网络接口、保险的旋盖和接地端子。