CN106356980A - 一种适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统，包括电源设备主体，电源设备主体内腔中安装输入电源滤波器，电源设备主体内腔另一侧安装直流输出转换模块并且该直流输出转换模块位于靠近输出低压电源和电池监控通讯接口位置处，直流输出转换模块以及输入电源滤波器分别与设备信息和环境监控板连接。本发明适合预警信息发布系统需要的应急后备电源，有利于农村预警信息发布拓展平台部署以及农村大喇叭系统智能化的升级，是野外和灾害环境下数据采集、野外和灾害环境下广播方式的信息发布系统设备的应急后备电源保障，提高了预警信息发布设备的抗可控、可管、抗摧毁能力；电源便于运输和安装，具有耐候性和长寿命、智能化等特点。

Description

一种适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统

技术领域

本发明涉及用于农村大喇叭发布系统和农村预警信息发布拓展平台的应急预警信息播报设备的应急电源技术，同样适合有线电视网络光纤节点放大器提供不间断低压直流24V电源，尤其涉及一种通过远程管理、低压直流24V不间断、能为大喇叭系统设备提供130W负载大于8小时后备电力、间歇运行大于72小时不间断电力保证的适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统。

背景技术

目前，农村大喇叭发布系统和远程突发事件的应急预警信息播报设备的后备不间断电源技术处于起步阶段，至今没有配套的抗灾后环境下使用的智能型低压直流不间断电源设备，我国农村大喇叭基本上没有配置抗摧毁型不间断的直流电源设备，若村庄内遭遇灾害停电，大喇叭即停止工作，少部分地区安装了交流UPS电源，由于不符合农村环境电力波动，加上未考虑灾害环境下和灾后环境下使用，没有考虑远程集中管控，即使安装也起不到应有的灾中、灾后的预警信息播报作用。随着我国对农村大喇叭系统和突发事件应急预警信息播报系统建设重视，急需我国自行研发属于特定使用环境、拥有自主知识产权的大喇叭设备低压直流不间断电源，自主编制通讯协议，通过有线电视网络和GPRS网络进行远程集中管控，也可实现多级分区管控的特点，避免被插播和打断信号和GPRS传输指令信息外泄的危险。为有效避免在灾中、和灾后应急信息播报中存在的问题，符合突发事件信息播报标准的要求，从项目实战经验得出：采用专属为农村大喇叭设计的智能型低压不间断直流电源系统，能有效保证农村广播设备系统72小时的工作用电需求，能在恶劣环境、极端气候环境中坚持不间断工作；它以安全电压的方式提供直流24V电力，不会危机人畜的生命安全，采用远程通讯管控方式，主动进行农村广播设备的维护和巡检，有效保证设备运行的良好率，模块化设计方便工作人员替换部件和电池组。

目前，现有设计的农村广播电源设备模块外壳采用不锈钢材料制成，造价偏高， 现场需要工作人员进行简单快速连接，此为其一；另外，采用电力模块和电池模块、播报模块是分体组合式工作，在集成一体化运用方面，简单易用方面，需要进行一定的创新，未来建立一次性的集成突发事件信息播报设备为简单易用一体化设备，做到开机即用，免维护的易使用的效果。结合以上方面，需要对现有技术进行有效创新。

发明内容

针对现有农村大喇叭电源的运用缺陷，本发明提供一种适合全天候、满足灾害环境使用的适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统，可为农村大喇叭设备的24V低压不间断电源设备，具有远程可控、远程可管、耐用、抗摧毁、防水、防震、智能监控状态和温度、用电计费等功能，设计适应农村电网波动环境在户外环境5年以上使用寿命，还可用于数据采集站点或工业计算机和交换机的24V不间断电源，通过内置的智能通讯管理功能，反应设备的用电环境和状态。

各部分结构主要特点分析：

不间断电源转换整流模块部分，适合农村宽幅范围电压160V～260V，将交流电转换成恒定的24V直流电源，提供终端设备的稳定电压和能源，输入端配置隔离变压器，抵抗线路浪涌带来的冲击破坏，输出端配置高精度稳压模块，保证输出直流电纯净，不对GPRS通讯模块和广播终端及控制设备的CPU产生干扰，避免普通工业电源对预警信息设备的杂音干扰和导致CPU频繁死机的难题；

电池自动充电模块，为电力转换模块提供第二供电的电力模块补充，同时负责为后备电池组进行快速充电，能在短时间内快速充满放电中止后的面维护电池组，并且保证后备电池组充满电源后进行恒压浮充；

后备电池组模块，采用防腐金属外壳立体封装的后备电池组，能适应灾害的恶劣环境下使用，能浸泡在水下保证广播设备救灾期的正常工作，保证灾后信息播报的需要，即保证散热又能抵抗外力破坏和冲击；

远程监控管理模块，通过RS485通讯接口，将电源设备现场环境和状态数据传 递给有线电视网路或无线的GPRS信道，实时反应运行状况，监测输入市电、电费计量、电池充电、输出设备用电、环境温度、设备舱门打开状态，水浸没状态、主要设备故障状态、防雷器动作告警状态等信息；

自主研发的应急电源监控软件，开发式通讯协议，便于上位机，进行有效互联互通，用户可将配置的软件安装在服务器上，通过广电内部网络或农村大喇叭的GPRS网络实现集中管理，大大提高了农村预警发布系统的可靠性，实现信息可控可管，耐用，可信度高等特点；

预警信息播报和农村大喇叭设备的电源系统能满足四个100V-25W的农村防水型大喇叭(100W)连续满负载运行不小于10小时运行要求，主电源机设计为250W，采用双电力供应模块的方式工作，当任何一个电力模块故障，都不会影响100W喇叭的正常运行，满足国家关于大喇叭设备用电的需要，大喇叭声压级＞70dB覆盖1000米的范围，信噪比不低于5dB。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统，包括由金属外壳制成的农村预警信息发布电源设备主体，所述农村预警信息发布电源设备主体前、后两端分别安装自然冷却散热板，位于设备主体其中一端的上、下两侧分别设置电源状态信号指示灯和输入熔断器、该防水型输入电源电缆接口，位于设备另一端的上、下两侧分别设置输出低压电源和电池监控通讯接口、充电和放电熔断器；所述农村预警信息发布电源设备主体内腔中安装输入电源滤波器并且该输入电源滤波器位于靠近防水型输入电源电缆接口位置处，所述农村预警信息发布电源设备主体内腔另一侧安装直流输出转换模块并且该直流输出转换模块位于靠近输出低压电源和电池监控通讯接口位置处，其中的输入电源滤波器与电源整流器连接，其中的直流输出转换模块以及输入电源滤波器分别与设备信息和环境监控板连接；同时，所述农村预警信息发布电源设备主体内部装有后备24V电池组主体并且该后备24V电池组主体分别与输入电源滤波器、电源整流器以及直流输出转换模块连接，此后备24V电池组主体两端各开设一个电池组防水线路接口；其中的防水型输入电源电缆接口由用于市电输入的左接口、用于市电输出的中部接口及用于低压20-30V输入 的右接口组成。

相应地，位于农村预警信息发布电源设备主体内部且位于设备信息和环境监控板两侧的分别设置电子散热防水填充胶；

所述输出低压电源和电池监控通讯接口由七个端口组成，左侧第一个是DC24V直流输出接口第一路，左侧第二个是DC24V直流输出接口第二路，左侧第三个是DC24V直流后备电池组接口第一路，中间端口是DC24V直流后备电池组接口第二路，右侧第三个是外部节点信号采集端口，右侧第二个是外部温度信号采集端口，右侧第一个是外部通讯RS485接口；

所述后备24V电池组主体内置24V-24AH电池组并且电池组主体壁面上设置电子防水密封填充胶；用于救灾环境的还有锂电池组.24V-60A尺寸700*250*120mm各种电池规格可搭配，重量轻，造价偏高.

所述农村预警信息发布电源设备主体采用铝合金外壳；

所述自然冷却散热板采用多翼片铝合金电子散热装置并且直接安装在农村预警信息发布电源设备主体背部；

所述电源整流器的整流电路采用高频电子整流技术，高压和低压之间采用电子高频隔离变压器隔离；

所述后备24V电池组主体可由两个24V-24AH后备电池模块组成，用金属外壳封装，内部填充电子散热防水密封胶；

所述后备24V电池组主体上设置便携式暗装不锈钢拉手；

所述农村预警信息发布电源设备主体配置有智能监控RS485通讯协议与电源远程监控管理软件，与广播终端设备进行内部通讯时，应急电源将数据上传到GPRS通讯模块，通过监控中心管理软件，寻址方式进行通讯管理。

本发明所述的适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统的有益效果为：

综合而言，填补了我国国内农村预警信息发布系统领域，即农村大喇叭设备和城市公共信息播报设备的应急电源的技术空白，有利于我国农村预警信息发布设备的普及和运用，利用广电网络覆盖面广、安全性高、可管可控和省、市、县、乡(镇)、村五级贯通的资源优势，对覆盖全国行政村和自然村的农村大喇叭系统进行完美配套；从技术基础层面确保农村预警信息发布系统按照“标准高、覆盖广、技术强、网络全、反应快、效能好”的总体目标得到实现，能在恶劣条件下发挥农村大喇叭的功效，即使遭遇灾害也能有效工作；杜绝了以往农村大喇叭设备在灾害发生中，起不到作用的难题；同时，该低压应急电源在其他领域也得到较好的运用，如分布式广电HFC光端机的后备电源，汽车焊接车间的工业交换机后备电源领域，野外地球数据采集领域均得到较好的运用，有较高的经济价值和运用前景。

具体而言，突发事件或灾害发生前后，在当地电力中断时，本发明的设备能在极端恶劣气候环境下为农村大喇叭和农村预警信息发布设备提供稳定和足够长后备时间的电力，确保整个播报终端系统的可控可管能力，提高抗灾、减灾能力、按照分组模块化组合设计、方便运输和安装，提高现场安装的工作效率、降低制造成本，还具有耐用设计和耐候性设计特点，较低运维成本，特别是具备远程监管和维护功能，提高了整体的科学性和高效性；

本发明包括应急电源的主机壳体和电池壳体，应急后备电源的输入电源滤波器、电源整流器和智能充电模块、设备信息和环境监控、直流/直流输出转换模块、后备长寿命24V电池组等组件以及RS485通讯协议和电源远程监控管理软件，有利于农村预警信息发布拓展平台部署，农村大喇叭系统智能化的升级，野外和灾害环境下数据采集、野外和灾害环境下广播方式的信息发布系统设备的应急后备电源保障，提高了预警信息发布设备的抗可控、可管、抗摧毁能力；按照模块化设计，便于运输和安装，单个工作人员可进行操作，具有耐候性和长寿命、智能化等特点，日常状态下，由农村或质量较差的电网向本应急电源设备进行供电，进入电源前段后进行有效滤波和整流，将交流电转换成直流脉冲电力，向中部的电源滤波装置输送电力，一路直接送往后部的直流/直流转换单元，通过分配输送给智能广播终端设备和广播功放，起到推动大喇叭发出声响的作用，另一路则从中部脉冲直流部分输送电能给蓄电池充电单元，实现智能分段式充电，直至电池充满进入涓流饱和浮 充状态。等待农村电网的电力中断时，蓄电池立即释放储备的电力；浮充满的电池电压在28V左右，不能直接为后端的智能广播终端提供电力，需要经过中部的电源滤波装置输送电力，送往后部的直流/直流转换单元，通过分配输送给智能广播终端设备和广播功放，起到推动大喇叭发出声响的作用，在电池故障和耗尽的状态，只需要农村市电恢复，设备立即恢复工作，快速充电单元在1小时内将后备电池充满至90％，起到快速恢复左右，也可以采用人为方式直接投放和扩展后备电池组，通过电池组的扩展外部接口，起到系统快速恢复的特效，扩展电力接口同时满足航道预警灯的电力供应和灾害环境局部照明的作用。

与目前传统的农村大喇叭设备电源和突发事件信息播报设备后备电源相比：

(1)能快速部署、模块化设计、大批量产化，耐用，现场仅需简单安装即可立即投入生产运行，实现应急信息发布系统广泛覆盖的优点；

(2)完全满足恶劣环境使用的特点，能满足多种环境的安装需要，具有抗灾适应性和耐候性，在灾害发生的全过程能安全稳定工作，为农村大喇叭或突发事件信息播报设备提供稳定的电力，起到保证救灾和抗灾的信息播报设备的可控、可管；

(3)低压24V的安全电压设计，输出电压稳定，输出纹波低，输出功率强，温升低，市电和后备电池之间转换零切换时间，快速智能大功率充电特性，能有效检测电池的充电电压和电流；

(4)绿色节能设计，在待机工作环境下，能有效节省电力支出，减少应急广播系统的总体碳排量，电源模块具有智能的电费计量功能，能有效核算电费的支出状况；

(5)优越的灾害环境适应能力，设计结构简单，全部采用耐腐蚀的金属外壳，完全密闭的环境下连续工作，采用自有技术研发，充分考虑到水下工作需要，满足南方亚热带气候严酷条件和西北部高寒地区使用；

(6)供电模块冗余设计，能满足某个电力模块故障条件下，依旧能维持系统稳定运行的特点，即使在完全没有市电状态下，能坚持工作，后备电池故障后，只要外部备用电力接续上，设备可立即启动运行，做到安全稳定和抗摧毁性；

(7)远程管控和监测能力，所有电源设备均内置通讯管理模块，采用工业通讯接口RS485，能通过广电网络和GPRS无线网路实现远程通讯，能及时了解设备运行状况，减少巡查人员的工作强度和巡检运维费用；

(8)农村电网的突变适应能力，宽电压范围适应能力，满足160V-260V区间电压波动的环境下连续工作，并能记录输入电压；

(9)后备时间可扩展，标准配置满足8小时需要，可根据用户需要配置72小时的后备时间电池组，无需调整电源模块和智能充电模块，智能充电模块具有快充，恒充，浮充的状态转换，较好延长后备电池的使用寿命和确保电池具有充足的电力，而不会导致电池过充的情况发生；

(10)电源模块设备温度监控和信息发布功放主机温度监控功能；

(11)漏水报警检测，设备舱门开启报警检测、防雷器动作保护告警、关键设备报警检测等功能；

(12)输入隔离变压器配置，可选择搭载隔离变压器模块组成抗雷区的农村预警信息发布系统电源设备，能有效防止雷击和浪涌破坏；

(13)输出直流电力净化功能，打破了传统工业直流电源品质不高、纹波大、高频和谐波干扰的难题，解决了传统直流电压对低压通讯和控制设备的干扰，标准配置的DC/DC转换后，恒定输出高品质的低压24V直流电力。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统内部示意图；

图2是本发明实施例所述适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统正面示意图；

图3是本发明实施例所述适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统背面示意图；

图4是本发明实施例所述适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统的内部电池组主体示意图；

图5是本发明实施例所述适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统的远程智能监控部分示意图；

图6是本发明实施例所述适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统的主监控广播命令发送8ms示意图。

图中：

1、农村预警信息发布电源设备主体；2、自然冷却散热板；3、输入电源滤波器；4、电源整流器；5、电子散热防水填充胶；6、设备信息和环境监控板；7、直流输出转换模块；8、防水型输入电源电缆接口；9、输出低压电源和电池监控通讯接口；10、电源状态信号指示灯和输入熔断器；11、充电和放电熔断器；12、后备24V电池组主体；13、电池组防水线路接口。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明实施例所述的适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统，包括由金属制成的农村预警信息发布电源设备主体1，根据电源设备和后备电池设计均考虑野外环境的需要，设计输入电压方式多样化，电源的输入交流电压160-250VAC均能可靠工作，充分考虑农村环境和灾害环境下使用的特殊性，设计考虑延长电源模块的使用寿命，低功耗设计和自然冷却设计，更好适应严苛的工作环境，满足灾区特殊环境下耐高温，防水浸等特点，即使在灾害发生后没有市电的状态下，电源模块通过自带的后备电池组也可进行有效的信息发布工作，自带RS485通讯接口，实现远程集中管理，也可与广播终端机联网通讯，起到远程管理和监控的目的，减少现场维护工作量，可自动统计用电量，实现用电计费管理；部件连接关系如下：

所述农村预警信息发布电源设备主体1前、后两端分别安装自然冷却散热板2，位于设备主体其中一端的上、下两侧分别设置电源状态信号指示灯和输入熔断器10、该防水型输入电源电缆接口8，位于设备另一端的上、下两侧分别设置输出低 压电源和电池监控通讯接口9、充电和放电熔断器11；

所述农村预警信息发布电源设备主体1内腔中安装输入电源滤波器3并且该输入电源滤波器3位于靠近防水型输入电源电缆接口8位置处，所述农村预警信息发布电源设备主体1内腔另一侧安装直流输出转换模块7并且该直流输出转换模块7位于靠近输出低压电源和电池监控通讯接口9位置处，其中的输入电源滤波器3与电源整流器4连接，其中的直流输出转换模块7以及输入电源滤波器3分别与设备信息和环境监控板6连接，位于设备信息和环境监控板6两侧的农村预警信息发布电源设备主体1里侧分别设置电子散热防水填充胶5；同时，所述农村预警信息发布电源设备主体1内部装有后备24V电池组主体12并且该后备24V电池组主体12分别与输入电源滤波器3、电源整流器4以及直流输出转换模块7连接，此后备24V电池组主体12两端各开设一个电池组防水线路接口13。

其中的电源整流器4是将交流160V-240V市电转换低压24V直流电源；其中的直流输出转换模块7为低纹波、纯净24V直流输出模块，对广播设备和通讯设备CPU等不造成高频干扰；其中的防水型输入电源电缆接口8由用于市电输入的左接口、用于市电输出的中部接口及用于低压20-30V输入的右接口组成；其中的输出低压电源和电池监控通讯接口9由七个端口组成，左侧第一个是DC24V直流输出接口第一路，左侧第二个是DC24V直流输出接口第二路，左侧第三个是DC24V直流后备电池组接口第一路，中间端口是DC24V直流后备电池组接口第二路，右侧第三个是外部节点信号采集端口，右侧第二个是外部温度信号采集端口，右侧第一个是外部通讯RS485接口；其中的后备24V电池组主体12内置带有熔断器的24V-24AH电池组并且内壁面设置电子防水密封填充胶。该结构能适应水浸环境和极端气候环境条件下工作，手提式模块设计，便于单个工作人员免工具快速替换和搬运等特点，减轻工作人员的劳动强度；在替换电池和电源模块的过程，不会影响系统的可靠工作；电源输入和输出接口，采用防水接口设计。

以上本发明实施例所述的适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统，各个对应结构主要有如下特点：

所述农村预警信息发布电源设备主体1采用铝合金外盒设计，具有自身散热能 力，壳体坚固抵抗外力破坏，主体内填充电子散热防水密封胶；内置500W的直流电源整流模块和充电单元模块、直流/直流转换模块单元、监控管理单元，输入电力滤波单元，有效组合保护各模块免受震动影响；

所述自然冷却散热板2考虑到电源模块的发热和散热需要，配置60℃环境下，维持250W散热需要的多翼片铝合金电子散热器，直接安装在主体背部，依靠自然环境进行有效冷却；

所述输入电源滤波器3滤除农村电网波动的浪涌尖峰脉冲，起到保护广播终端设备安全和电源本身保护的作用，抵挡线路感应雷击等影响；

所述电源整流器4有效把波动的市电转换成直流电力，为设备提供有效的低压直流电力，至少满足200W的满载输出需要，整流电路采用高频电子整流技术，高压和低压之间采用电子高频隔离变压器隔离；

所述电子散热防水填充胶5可填充应急电源本体内部空隙，有效保障电子散热需要和抗潮湿和防水的需要；

所述设备信息和环境监控板6实时采集和传输电源的各种工作状态信息，计量电源设备的用电量，采集广播和电源设备的温度状态，测量输入和输出，充电的技术参数，也可以作为可选的部件，不安装在电源设备中；

所述直流输出转换模块7：广播设备和GPRS传输设备对电源质量要求较高，普通工业电源提供的直流电力纹波干扰和高频干扰容易导致广播设备的CPU扰乱，输出杂音较大，采用直流/直流转换模块将有效稳定整流器后端的电力不稳定和后备电池电压波动的影响，直流/直流转换模块功率设计200W；

所述防水型输入电源电缆接口8：农村预警信息发布拓展平台的电源设备设计考虑在灾害环境下使用，电源接口线路均考虑防水设计，保障在大雨和水浸后能起到有效发布信息的能力，输入输出线路均按照防水设计；

所述输出低压电源和电池监控通讯接口9：同样考虑到远程监控和管理的需要， 接口也同样安装防水接口设计，有效防止设备遭受水浸的影响。低压部分和高压部分进出线接口分开设计，避免干扰和操作安全需要。

所述电源状态信号指示灯和输入熔断器10：现场现在电源输入信号指示，以及显示电源内部工作状态的指示，输入熔断器采用防水旋钮设计，便于更好保险丝，方便检修和判断故障；

所述充电和放电熔断器11：充电熔断器是电源本体对后备电池的之间连接的保护装置，当电池意外故障时，及时分断电路，起到过流保护的作用；

所述后备长寿命24V电池组主体12是整个应急电源模块的电力储备装置，单个电池组设计为24V-24AH，产品原设计使用10年，在户外环境下连续工作大于5年的设计要求，每套电源模块标准配置2个24V-24AH后备电池模块，电池组采用长寿命的免维护阀控铅酸电池组，用金属外壳封装，内部填充电子散热防水密封胶，保障电池组即使浸泡在水下也能很好的工作，方砖设计考虑便携手柄，单个电池重量控制在20KG，便于一个人进行检修安装和运输。

所述电池组防水线路接口13：电池组防水接口同样考虑到电池组扩展的需要，可以级联下一组电池组，不需要额外现场进行接线，便于控制扩展后备电力时间配置；

另外，所述后备24V电池组主体12上还设置便携式暗装不锈钢拉手：正常状态下收纳在外壳内部，可较轻松翻起手柄，提拿电源设备和电池设备，是针对灾后快速运输和安装的必备条件。

本发明实施例所述的适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统，对于可拓展结构，主要包括：

(一)电源模块采用通用的标准设计，可进行并机使用，也可采用单机使用，具有简便的替换和扩展输出功率的功能；

(二)电池组的扩展性，考虑电池的有效使用期为5年，故后备电池除便携和长 寿命的特点外，还考虑到长寿和扩展的需要，电池组之间可灵活替换和进行级联扩展；

(三)RS485通讯协议和电源远程监控管理软件可实现多机的集中管理和远程计费，可以按照多个中心站点的分布式管控，也可作为一个大中心的方式进行有效管控，软件的监控数量高达100万台站点采集控制，通常一个省级监控数目在50万个以内。实现单个和多个站点扩展极为方便。

如图2所示，本发明实施例所述的适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统所采用的监控软件界面，可更加直观的显示电源的各种工作参数和运行状态，灵活的查询和编址功能，方便了用户及时了解运行状况和进行远程运维。

通过组态开发软件编写电源监控软件，电源内置的监控板设计开发的MBUS通讯协议，用户通过安装在上位机的软件管理和监控电压设备，只需要将电源设备的RS485接口和电脑的串口进行通讯，读取电源设备的各项参数，也可在上位机软件中设定电源地址和进行报警阀值设定，当采集到设定值超出范围时，及时通知监控和管理人员，并形成记录文件；同样，也可以和广播终端设备直接通讯，并入农村预警信息发布拓展平台的监控系统中，起到有效的远程管理功能。

可非常简便的了解到电网输入电气参数和电费计量信息，了解充电状态和放电的状态，广播设备的输出用电状态、电源本体和广播终端设备的发热情况，以及广播终端设备的使用环境和漏水、浪涌保护、设备舱门开启、关键广播终端设备故障的告警信息，与广播终端设备进行内部通讯时，应急电源将数据上传到GPRS通讯模块，通过监控中心管理软件，寻址方式进行通讯管理。

本文描述了电源模块数据上报的Modbus通讯规约标准，应用于应急广播电源设备模块向上级监控设备上报数据时的通讯规约。

适用范围：规约适用于开发的整流模块，是开发、测试模块通讯软件的依据；

物理接口：RS485通讯方式，波特率为9600，字符格式采用奇校验位、8位数据位、1位停止位(E81)的异步串行通讯格式；

帧结构：

8Bit地址

8Bit功能码

nX8Bit数据

16BitCRC校验码

采用Modbus规约的RTU(Remote Terminal Unit)方式，每个字节以2个十六进制数，有效的数据范围为0～9，A～F。

地址：指模块的地址，默认为01；

功能码：模块只支持功能码03(读数据)、06(设置数据)

数据：上报或下设的数据，按寄存器(数据地址)进行发送，每一个寄存器由两个字节组成。

CRC校验：CRC(Cyclical Redundancy Check)对地址、功能码和数据进行校验，由两个字节组成，CRC由传输设备生成，附加在数据帧中，如果由接收到数据计算出来的校验和与附加在数据后的校验和不一致，则有错误发生。

帧间隔于帧识别：

帧间隔必须大于4ms(9600bps)，字符间超过4ms识别为单帧数据接收完成；接收单元等待4ms识别命令正确则返回数据；主监控发送命令后16ms内没有收到单元返回数据则认为通讯失败，可以立即发送下一命令；主监控正确接收单元返回，等待4ms发送下一帧数据。主监控广播命令发送后等待8ms发送下一命令。

命令解释：

1.1查询数据(功能码：03)

上位机发送数据查询命令信息帧，监控单元接收到正确的查询命令后，对命令进行响应回送数据给上位机。

以查询模块输出电压、电流、模块限流比为例，说明如下：

查询命令帧格式

模块响应帧格式

1.2设置数据(功能码：06)

上位机发送设置数据查询命令和设置数据，整流模块接收到正确的设置命令后，将指定的数据设置成命令帧中携带的数据，并将数据原样返回进行响应；若设置不成功，则不应答。格式如下：

设置命令帧格式

模块响应帧格式

1.3广播命令(功能码：06)

当上位机发送的设置命令数据包中地址字段为FFH时，表示上位机发送广播命令，所有接收该类型数据包的模块都执行数据包中包含的命令，并且不对上位机应答。

注意：广播命令的定义不同于标准Modbus协议中的广播命令，在标准Modbus协议中广播地址是00H而不是FFH。

A：数据地址定义

数据类型	地址范围
		模拟量AI	0～B
信号量DI	5

上位机如果读取设备不支持的数据地址或不存在的数据地址，设备不响应。上位机如果设置设备不支持的数据地址或不存在的数据地址，设备不响应。

上位机如果下发设备不支持的功能码，则设备不响应。

AI量地址定义

每个模拟量AI用16Bit表示，满量程65535表示+6553.5，读回的16Bit的AI值Vh和实际表示的AI值Vf之间的对应关系为：Vf＝Vh/10，AI量的精度为0.1；模块返回时，当前工作模式无关的参数填0。

DI量地址和位定义定义

位定义	信号名称	备注
			Bit0	模块故障状态	上行：1---故障，0---正常
Bit1	交流电压状态	上行：1---停电，0---正常
			Bit2～Bit15	保留	保留

对于实例运用说明：

(一)农村大喇叭发布系统和农村预警信息发布拓展平台的电源设备设计完成后，安装在广东广电科研院进行农村环境小规模试用，运用在农村预警信息发布拓展平台项目中，2013年1月9日通过全国广电行业专家组的技术论证和样机测试，达到应急信息系统发布的基础平台运用试验技术需要，起到了很好的电力保障作用，解决了我国在灾害环境农村预警信息发布系统后备电力保障的技术空白；本发明的农村预警信息发布平台应急电源设备也同样适用在我国其他省市和边远地区的农村或其他特殊场合，为更多的人员安全提供护。

(二)城市公共信息发布系统的应急电力保障运用，本发明应急后备电力设备同样发挥了良好的功效，通过第一阶段运用测试，计划安装在高速公路的公众场合，装置在高速公路的灯杆下，用LED信息发布屏和智能信息发布终端机，进行灾害信息发布和交通信息指引。逐步完善高速公路安全保障。

(三)模块化数据中心(微模块)控制电气的后备电力保障，目前已装配在我国数据中心运营商，网络运营商的微模块数据中心中，提供24V的照明和气流遏制门开启和气流遏制天窗开启，避免市电中断后，依旧能提供足够的消防保障电力，执行 自动门开启和疏散LED照明灯面板的电力保障。

(四)在工业控制和通讯交换机领域的使用，成功安装在丰田汽车的工业交换机和打印机后备电力项目中，起到在复杂和恶劣环境下通讯电力保障，受到用户的好评和赞许，有效替换工业交换机电容式24V后备电力的时间短的不足。

(五)有线广播电视网络HFC网络的光机的后备电力保障，本发明解决分布式光机停电后，使用手提发电机供电的低效率和劳动强度大的难题，使配置在省网HCF光发射站的维护人员减少，节约运行成本。本发明具有较好的耐候性，为广州市区户外的光机提供了后备良好电力保障。

以上实施例是本发明较优选具体实施方式的几种，本领域技术人员在本技术方案范围内变化和替换包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统，包括由金属外壳制成的农村预警信息发布电源设备主体，其特征在于：

所述农村预警信息发布电源设备主体前、后两端分别安装自然冷却散热板，位于设备主体其中一端的上、下两侧分别设置电源状态信号指示灯和输入熔断器、该防水型输入电源电缆接口，位于设备另一端的上、下两侧分别设置输出低压电源和电池监控通讯接口、充电和放电熔断器；

所述农村预警信息发布电源设备主体内腔中安装输入电源滤波器并且该输入电源滤波器位于靠近防水型输入电源电缆接口位置处，所述农村预警信息发布电源设备主体内腔另一侧安装直流输出转换模块并且该直流输出转换模块位于靠近输出低压电源和电池监控通讯接口位置处，其中的输入电源滤波器与电源整流器连接，其中的直流输出转换模块以及输入电源滤波器分别与设备信息和环境监控板连接；

同时，所述农村预警信息发布电源设备主体内部装有后备24V电池组主体并且该后备24V电池组主体分别与输入电源滤波器、电源整流器以及直流输出转换模块连接，此后备24V电池组主体两端各开设一个电池组防水线路接口；

其中的防水型输入电源电缆接口由用于市电输入的左接口、用于市电输出的中部接口及用于低压20-30V输入的右接口组成。

2.根据权利要求1所述的适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统，其特征在于：位于农村预警信息发布电源设备主体内部且位于设备信息和环境监控板两侧的分别设置电子散热防水填充胶。

3.根据权利要求1所述的适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统，其特征在于：所述输出低压电源和电池监控通讯接口由七个端口组成，左侧第一个是DC24V直流输出接口第一路，左侧第二个是DC24V直流输出接口第二路(兼顾检测接口)，左侧第三个是DC24V直流后备电池组接口第一路，中间端口是DC24V直流后备电池组接口第二路(兼顾检测接口)，右侧第三个是外部节点信号采集端口，右侧第二个是外部温度信号采集端口，右侧第一个是外部通讯RS485接口。

4.根据权利要求1所述的适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统，其特征在于：所述后备24V电池组主体内置24V-24AH电池组并且电池组主体壁面上设置电子防水密封填充胶。

5.根据权利要求1所述的适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统，其特征在于：所述农村预警信息发布电源设备主体采用铝合金外壳。

6.根据权利要求1所述的适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统，其特征在于：所述自然冷却散热板采用多翼片铝合金电子散热装置并且直接安装在农村预警信息发布电源设备主体背部。

7.根据权利要求1所述的适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统，其特征在于：所述电源整流器的整流电路采用高频电子整流技术，高压和低压之间采用电子高频隔离变压器隔离。

8.根据权利要求1所述的适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统，其特征在于：所述后备24V电池组主体可由两个24V-24AH后备电池模块组成，用金属外壳封装，内部填充电子散热防水密封胶。

9.根据权利要求1或8任一项所述的适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统，其特征在于：所述后备24V电池组主体上设置便携式暗装不锈钢拉手。

10.根据权利要求1所述的适合农村预警信息发布设备的灾害应急电源系统，其特征在于：所述农村预警信息发布电源设备主体配置有智能监控RS485通讯协议与电源远程监控管理软件，与广播终端设备进行内部通讯时，应急电源将数据上传到GPRS通讯模块，通过监控中心管理软件，寻址方式进行通讯管理。