CN105357018A - 一种可数字化管理的太阳能供电poe交换机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可数字化管理的太阳能供电POE交换机,在所述POE交换机中，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；MPPT太阳能控制模块和DC-DC电源模块均通过能源管理和数据通信管理模块将电量发送给POE供电交换机，POE供电交换机为外部带POE受电模块的设备供电并进行数据交换；能源管理和数据通信管理模块控制IP管理模块进行IP设置，带网络通信功能的设备通过POE供电交换机与IP管理模块进行数据交换。本发明安装部署简单，且能够进行远程监测和维护。

Description

一种可数字化管理的太阳能供电POE交换机
技术领域
本发明属于太阳能供电技术领域，具体涉及一种可数字化管理的太阳能供电POE交换机。
背景技术
目前，随着物联网技术、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，而且很多场合不需要24小时全天候供电，而需要更加灵活的电源管理方案，同时还需要对设备的电源管理状态进行远程实时监控。
现有数字化太阳能供电系统中都是将各种部件拼凑在一起，集成化程度不高，而且每个部件都有多个接线端口，需要现场人员认真参考操作说明才能进行接线调试。另外，目前各部件均为室内放置型产品，如需室外安装，需要放在室外防水箱中，且安装位置均在高处，因此设备的固定、安装调试和接线等都会给现场人员带来很多麻烦。由于接线较多，因此故障率也较高。另外各种设备未按照整体功耗进行设计，简单拼凑会增加系统的整体能量损耗。
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、能够实现远程监控的可数字化管理的太阳能供电POE交换机。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种可数字化管理的太阳能供电POE交换机包括MPPT太阳能控制模块、DC-DC电源模块、POE供电交换机、能源管理和数据通信管理模块以及IP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太阳能控制模块将电量分流到所述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MPPT太阳能控制模块通过所述能源管理和数据通信管理模块将电量发送给所述POE供电交换机，所述DC-DC电源模块转换后的电量通过所述能源管理和数据通信管理模块发送给所述POE供电交换机，所述POE供电交换机为外部带POE受电模块的设备供电并进行数据交换；
所述能源管理和数据通信管理模块控制所述IP管理模块进行IP设置，外部带网络通信功能的设备通过所述POE供电交换机与所述IP管理模块进行数据交换。
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，所述可数字化管理的太阳能供电POE交换机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，所述可数字化管理的太阳能供电POE交换机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供电交换机连接。
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、能耗少、安装部署简单，且能够进行远程监测和维护。
附图说明
图1是本发明可数字化管理的太阳能供电POE交换机的原理图。
图中：1、MPPT太阳能控制模块；2、DC-DC电源模块；3、POE供电交换机；4、能源管理和数据通信管理模块；5、IP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；60、AD转换模块；70、外部传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供了一种可数字化管理的太阳能供电POE交换机，其包括MPPT太阳能控制模块1、DC-DC电源模块2、POE供电交换机3、能源管理和数据通信管理模块4以及IP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30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，DC-DC电源模块2利用转换后的电量为外部设备30供电。
MPPT太阳能控制模块1通过能源管理和数据通信管理模块4将电量发送给POE供电交换机3，DC-DC电源模块2转换后的电量通过能源管理和数据通信管理模块4发送给POE供电交换机3，POE供电交换机3为外部带POE受电模块的设备40供电并进行数据交换。
能源管理和数据通信管理模块4控制IP管理模块5对本发明设备的IP进行设置，使本发明设备具备可寻址功能。外部带网络通信功能的设备50通过POE供电交换机3与IP管理模块5进行数据交换。
能源管理和数据通信管理模块4还为外部AD转换模块60提供电量，并通过外部AD转换模块60与外部传感器70进行数据传输。
上述实施例中,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。
上述实施例中,进一步地，主控电路采用ARM芯片。
上述实施例中，外部带网络通信功能的设备50可以采用外部监控主机，外部监控主机通过POE供电交换机3和IP管理模块5与能源管理和数据通信管理模块4进行通信，对本发明可数字化管理的太阳能供电POE交换机实现远程数字化管理，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。
上述实施例中，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供电交换机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。本发明可数字化管理的太阳能供电POE交换机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。
采用本发明可数字化管理的太阳能供电POE交换机，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。
上述实施例中，本发明可数字化管理的太阳能供电POE交换机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。
上述实施例中，本发明可数字化管理的太阳能供电POE交换机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供电交换机3连接。POE供电交换机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。
本发明可数字化管理的太阳能供电POE交换机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可数字化管理的太阳能供电POE交换机的参数；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可数字化管理的太阳能供电POE交换机的参数，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。
本发明可数字化管理的太阳能供电POE交换机主要解决的问题就是将太阳能供电技术与POE供电技术数字化，实现远程管理和数字化管理。本发明在设备集成化方面减少了很多中间部件，降低了功耗，能够实现设备一体化、小型化，真正做到即插即用，减少中间故障环节，实现设备的快速部署，远程监管和维护。
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 (6)

1.一种可数字化管理的太阳能供电POE交换机,其特征在于：它包括MPPT太阳能控制模块、DC-DC电源模块、POE供电交换机、能源管理和数据通信管理模块以及IP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太阳能控制模块将电量分流到所述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MPPT太阳能控制模块通过所述能源管理和数据通信管理模块将电量发送给所述POE供电交换机，所述DC-DC电源模块转换后的电量通过所述能源管理和数据通信管理模块发送给所述POE供电交换机，所述POE供电交换机为外部带POE受电模块的设备供电并进行数据交换；
所述能源管理和数据通信管理模块控制所述IP管理模块进行IP设置，外部带网络通信功能的设备通过所述POE供电交换机与所述IP管理模块进行数据交换。
2.如权利要求1所述的一种可数字化管理的太阳能供电POE交换机,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所述的一种可数字化管理的太阳能供电POE交换机,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所述的一种可数字化管理的太阳能供电POE交换机,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。
5.如权利要求1或2或3所述的一种可数字化管理的太阳能供电POE交换机,其特征在于：所述可数字化管理的太阳能供电POE交换机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。
6.如权利要求1或2或3所述的一种可数字化管理的太阳能供电POE交换机,其特征在于：所述可数字化管理的太阳能供电POE交换机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供电交换机连接。
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