CN105207613B - 一种带智能网管的太阳能poe供电单体设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带智能网管的太阳能POE供电单体设备,它包括MPPT太阳能控制模块、DC‑DC电源模块、POE供电模块、网络接口模块以及能源管理和数据通信管理模块，MPPT太阳能控制模块的输入端与外部太阳能电池板的输出端连接，MPPT太阳能控制模对外部蓄电池进行充电，并将多余电量分流到DC‑DC电源模块的输入端，DC‑DC电源模块为外部设备供电；POE供电模块通过能源管理和数据通信管理模块与MPPT太阳能控制模块连接；带网络通信功能的设备通过网络接口模块与POE供电模块进行数据交换；监控主机通过网络接口模块与能源管理和数据通信管理模块进行通信。本发明的有益效果为：系统集成度高，故障率低，安装部署简单。
Description
技术领域
本发明属于太阳能供电技术领域，具体涉及一种带智能网管的太阳能POE供电单体设备。
背景技术
目前，随着视频监控和WIFI网络领域的快速发展，室外部署无线AP和网络摄像机的需求变得越来越多。然而，很多室外环境中并不具备就近取电或远距离供电的条件，因此，利用太阳能供电成为解决上述供电问题的方法之一。现有太阳能供电方式中太阳能控制器、逆变器和POE(Power Over Ethernet，基于以太网的供电系统)电源模块等均为独立部件，使用时，需要将太阳能电池板10与太阳能MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)控制器连接，然后再接到逆变器，由逆变器将直流电压转变成220V交流电压，然后再接入POE电源模块，由POE电源模块给设备供电。这种供电方式中系统的集成度不高，故障率明显。另外，各设备体积较大，安装调试也相对复杂。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种系统集成度高、故障率低的带智能网管的太阳能POE供电单体设备。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种带智能网管的太阳能POE供电单体设备包括MPPT太阳能控制模块、DC-DC电源模块、POE供电模块、网络接口模块以及能源管理和数据通信管理模块，所述MPPT太阳能控制模块的输入端与外部太阳能电池板的输出端连接，所述MPPT太阳能控制模块实时侦测所述太阳能电池板的发电电压，并对外部蓄电池进行充电；所述MPPT太阳能控制模块将多余的电量直接分流到所述DC-DC电源模块的输入端，所述DC-DC电源模块为外部设备供电；所述MPPT太阳能控制模块控制外部所述蓄电池将储存的电能释放出来，释放的电能发送至所述DC-DC电源模块进行转换；所述POE供电模块通过所述能源管理和数据通信管理模块与所述MPPT太阳能控制模块连接，所述DC-DC电源模块转换后的电压通过所述POE供电模块为外部带POE受电模块的设备供电并进行数据交换；外部带网络通信功能的设备通过所述网络接口模块与所述POE供电模块进行数据交换；外部监控主机通过所述网络接口模块与所述能源管理和数据通信管理模块进行通信。
进一步地，所述MPPT太阳能控制模块包括滤波电路、PWM信号产生电路和主控电路，所述滤波电路和PWM信号产生电路均与所述主控电路连接；所述太阳能电池板输出的电压经过所述滤波电路进行负载定位后，所述PWM信号产生电路产生四路PWM信号，并分别所述控制DC-DC电源模块产生恒压恒流源，为外部所述蓄电池提供充电条件，并为整个电路系统提供电源。
进一步地，所述主控电路采用ARM芯片。
进一步地，所述POE供电模块采用脉宽控制电路激励磁芯进行能源隔离转换。
进一步地，所述网络接口模块采用以太网数据交换芯片。
进一步地，所述能源管理和数据通信管理模块采用智能电压控制芯片。
进一步地，所述带智能网管的太阳能POE供电单体设备还包括若干太阳能电池板接口和一组蓄电池接口，外部太阳能电池板通过所述太阳能电池板接口与所述MPPT太阳能控制模块连接，外部蓄电池通过所述蓄电池接口与所述MPPT太阳能控制模块连接。
进一步地，所述带智能网管的太阳能POE供电单体设备还包括若干以太网接口，所述以太网接口具有标准和非标准的POE输出，外部无线AP、网络摄像机以及其他带有POE能源摄取功能的网络设备通过所述以太网接口与所述POE供电模块连接。
由于采用以上技术方案，本发明的有益效果为：系统集成度高、故障率低，能源效率高，能耗少，安装部署简单，项目整体成本低。
附图说明
图1是本发明带智能网管的太阳能POE供电单体设备的原理图。
图中：1、MPPT太阳能控制模块；2、DC-DC电源模块；3、POE供电模块；4、网络接口模块；5、能源管理和数据通信管理模块；10、太阳能电池板；20、蓄电池；30、外部设备；40、外部带POE受电模块的设备；50、外部带网络通信功能的设备。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种带智能网管的太阳能POE供电单体设备，其包括MPPT太阳能控制模块1、DC-DC电源模块2、POE供电模块3、网络接口模块4以及能源管理和数据通信管理模块5，MPPT太阳能控制模块1的输入端与外部太阳能电池板10的输出端连接，MPPT太阳能控制模块1实时侦测太阳能电池板10的发电电压，并追踪最高电压电流值，MPPT太阳能控制模块1以最高的效率对外部蓄电池20进行充电。MPPT太阳能控制模块1将多余的电量直接分流到DC-DC电源模块2的输入端，DC-DC电源模块2对接收到的电量转换后直接为外部设备供电。当夜晚无阳光时，MPPT太阳能控制模块1控制外部蓄电池20将储存的电能释放出来，释放的电能发送至DC-DC电源模块2进行转换。POE供电模块3通过能源管理和数据通信管理模块5与MPPT太阳能控制模块1连接，DC-DC电源模块2转换后的电压通过POE供电模块3为外部带POE受电模块的设备40供电并进行数据交换。外部带网络通信功能的设备50通过网络接口模块4与POE供电模块3进行数据交换。外部监控主机通过网络接口模块4与能源管理和数据通信管理模块5进行通信。
在一个优选的实施例中,MPPT太阳能控制模块1包括滤波电路、PWM信号产生电路和主控电路，滤波电路和PWM信号产生电路均与主控电路连接。太阳能电池板10输出的电压经过滤波电路进行负载定位后，PWM信号产生电路产生四路PWM信号，并分别控制DC-DC电源模块2，使DC-DC电源模块2产生恒压恒流源，为外部蓄电池20提供充电条件，并为整个电路系统提供电源。其中，PWM信号的占空比由主控模块控制在0％～100％之间，以达到输出功率的平衡需求。
在一个优选的实施例中,主控电路采用ARM芯片。
在一个优选的实施例中，POE供电模块3采用脉宽控制电路激励磁芯进行能源隔离转换，从而达到更好的隔离效果，以保证切断以太网接口外设所产生的回路干扰和浪涌遏制。
在一个优选的实施例中，网络接口模块4采用以太网数据交换芯片，该芯片通过RMII(Reduced Media Independent Interface，媒体独立接口)协议与ARM芯片进行数据交换，以实现远程WEB数据获取和人机控制。外部监控主机通过网络接口模块4可以对本发明带智能网管的太阳能POE供电单体设备实现远程管理，因此本发明可以适用于长期无人守职以及山区、平原等无市电电网的场合；另外，本发明还可以应用于市区中，能够便捷的移动更换安装地点。
在一个优选的实施例中，能源管理和数据通信管理模块5采用智能电压控制芯片，MPPT太阳能控制模块1可以根据POE供电模块3的供电电压不同来调整智能电压控制芯片，输出合适的电流及电压，继而实现旧有技术逆变设备和变压设备的功能。本发明带智能网管的太阳能POE供电单体设备将太阳能供电技术与直流POE供电方式高度集成化、产品化。本发明的尺寸控制在10cmx15cm大小，由原来的配电箱内多个设备用有线插接，变成一个高度集成的单体设备即可，因此大大减少中间环节，降低能量损耗，实现了设备一体化、小型化，真正做到即插即用。
采用本发明带智能网管的太阳能POE供电单体设备，带POE供电的外部设备只需要一根网线即可实现供电和数据交换，因此技术人员在现场部署POE供电设备的过程中，部署工作会变得更加轻松、快速，同时因为独立部件的减少而能够减少很多中间故障环节，减少后期维护成本。
在一个优选的实施例中，本发明带智能网管的太阳能POE供电单体设备还包括若干太阳能电池板接口和一组蓄电池接口，外部太阳能电池板10通过太阳能电池板接口与MPPT太阳能控制模块1连接，外部蓄电池20通过蓄电池接口与MPPT太阳能控制模块1连接。太阳能电池板10将白天收集到的太阳光转化成电能，一部分电能供外部需要供电的设备使用，另一部分电能通过MPPT太阳能控制模块1为外部蓄电池20进行充电，以方便夜间无光照，太阳能电池板10停止工作时，蓄电池20储存的电能为整个系统供电。
在一个优选的实施例中，本发明带智能网管的太阳能POE供电单体设备还包括若干以太网接口，该以太网接口具有标准和非标准的POE输出，外部无线AP、网络摄像机以及其他带有POE能源摄取功能的网络设备通过以太网接口与POE供电模块3连接。POE供电模块3通过该以太网接口可以直接驱动在可承受极限负载能力范围内的无线AP、网络摄像以及其他带有POE能源摄取功能的网络设备，也可以通过该以太网接口与无线AP、网络摄像以及其他带有POE能源摄取功能的网络设备进行数据通信。另外，本发明还能够与无线AP配合，达到远距离无需电源补给的无线WiFi网络传输和覆盖。
本发明带智能网管的太阳能POE供电单体设备的还具有能够远程集中管理或者分布式管理的特点。当部署POE供电设备的地方可以连接上公网时，可以通过网页来远程查看和控制本发明带智能网管的太阳能POE供电单体设备的参数；当部署POE供电设备的地方可以连接不上公网时，可以通过局域网来查看和控制本发明带智能网管的太阳能POE供电单体设备的参数，还可以对本发明进行远程升级，能够节省大量的维护更新成本，并且可以及时的发现和掌控设备的运行状况。当本发明出现环境干扰或者长时间的运行可能出现一些未预知的错误而导致死机时，设备可以自动重启。系统运行的中心服务器支持千万级并发，保证了通信的稳健性，设备数据还可以选择加密传输，保证了设备的安全可靠。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种带智能网管的太阳能POE供电单体设备,其特征在于：它包括MPPT太阳能控制模块、DC-DC电源模块、POE供电模块、网络接口模块以及能源管理和数据通信管理模块，所述MPPT太阳能控制模块的输入端与外部太阳能电池板的输出端连接，所述MPPT太阳能控制模块实时侦测所述太阳能电池板的发电电压，并对外部蓄电池进行充电；所述MPPT太阳能控制模块将多余的电量直接分流到所述DC-DC电源模块的输入端，所述DC-DC电源模块为外部设备供电；所述MPPT太阳能控制模块控制外部所述蓄电池将储存的电能释放出来，释放的电能发送至所述DC-DC电源模块进行转换；所述POE供电模块通过所述能源管理和数据通信管理模块与所述MPPT太阳能控制模块连接，所述DC-DC电源模块转换后的电压通过所述POE供电模块为外部带POE受电模块的设备供电并进行数据交换；外部带网络通信功能的设备通过所述网络接口模块与所述POE供电模块进行数据交换；外部监控主机通过所述网络接口模块与所述能源管理和数据通信管理模块进行通信。
2.如权利要求1所述的一种带智能网管的太阳能POE供电单体设备,其特征在于：所述MPPT太阳能控制模块包括滤波电路、PWM信号产生电路和主控电路，所述滤波电路和PWM信号产生电路均与所述主控电路连接；所述太阳能电池板输出的电压经过所述滤波电路进行负载定位后，所述PWM信号产生电路产生四路PWM信号，并分别所述控制DC-DC电源模块产生恒压恒流源，为外部所述蓄电池提供充电条件，并为整个电路系统提供电源。
3.如权利要求2所述的一种带智能网管的太阳能POE供电单体设备,其特征在于：所述主控电路采用ARM芯片。
4.如权利要求1或2或3所述的一种带智能网管的太阳能POE供电单体设备,其特征在于：所述POE供电模块采用脉宽控制电路激励磁芯进行能源隔离转换。
5.如权利要求1或2或3所述的一种带智能网管的太阳能POE供电单体设备,其特征在于：所述网络接口模块采用以太网数据交换芯片。
6.如权利要求1或2或3所述的一种带智能网管的太阳能POE供电单体设备,其特征在于：所述能源管理和数据通信管理模块采用智能电压控制芯片。
7.如权利要求1或2或3所述的一种带智能网管的太阳能POE供电单体设备,其特征在于：所述带智能网管的太阳能POE供电单体设备还包括若干太阳能电池板接口和一组蓄电池接口，外部太阳能电池板通过所述太阳能电池板接口与所述MPPT太阳能控制模块连接，外部蓄电池通过所述蓄电池接口与所述MPPT太阳能控制模块连接。
8.如权利要求1或2或3所述的一种带智能网管的太阳能POE供电单体设备,其特征在于：所述带智能网管的太阳能POE供电单体设备还包括若干以太网接口，所述以太网接口具有标准和非标准的POE输出，外部无线AP、网络摄像以及其他带有POE能源摄取功能的网络设备通过所述以太网接口与所述POE供电模块连接。
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