CN111061200A - 带蓄电池管理的动力环境监控装置 - Google Patents

带蓄电池管理的动力环境监控装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种带蓄电池管理的动力环境监控装置，包括装置外壳体，外壳体内设置有CPU模块以及与CPU模块相连的以太网通信模块、蓄电池监控模块、时钟电路、存储模块、数据采集和接口保护电路、电源模块和LCD显示单元。所述的数据采集和接口保护电路分别连接有8路RS485接口、16路DI接口、8路AI接口、4路DO接口、电流互感器接口、蓄电池总电压接口和蓄电池监控口。可以对通信机房蓄电池在线监测和管理，同时对通信机房的环境、交流配电、整流器、直流配电、不间断电源（UPS）、蓄电池、智能空调设备、非智能空调设备、视频单元和智能门禁单元等进行数据采集、数据处理和转发，通过监控中心和监控终端实现对被监控对象实时监控。

Description

带蓄电池管理的动力环境监控装置
技术领域
本发明涉及铁路通信技术领域，具体是一种带蓄电池管理的动力环境监控装置。
背景技术
铁路通信电源及机房环境监控系统监控对象包括机房环境、交流配电、整流器、直流配电、不间断电源（UPS）、蓄电池、智能空调设备、非智能空调设备、视频单元和智能门禁单元等。动环监控单元通过解释智能设备通过协议后对各个参数进行监控。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种带蓄电池管理的动力环境监控装置，可以对通信机房蓄电池在线监测和管理，同时对通信机房的环境、交流配电、整流器、直流配电、不间断电源（UPS）、蓄电池、智能空调设备、非智能空调设备、视频单元和智能门禁单元等进行数据采集、数据处理和转发，通过监控中心和监控终端实现对被监控对象实时监控。
本发明包括装置外壳体，外壳体内设置有CPU模块以及与CPU模块相连的以太网通信模块、蓄电池监控模块、时钟电路、存储模块、数据采集和接口保护电路、电源模块和LCD显示单元。
进一步改进，所述的数据采集和接口保护电路分别连接有8路RS485接口、16路DI接口、8路AI接口、4路DO接口、电流互感器接口、蓄电池总电压接口和蓄电池监控口。
进一步改进，所述的电源模块采用直流48V供电,经防雷隔离电路输入到电源整流模块，提供两路预留给外部传感器使用的直流12V输出，并带有反向防雷保护电路。
进一步改进，所述的外壳体采用强弱电分离的设计结构，强电的通断及正常交流传输所产生的电磁脉冲和感应电磁波屏蔽在强电箱体内。
进一步改进，所述的CPU模块包括系统管理和通信层、业务处理层以及驱动和数据采集层。
所述的系统管理和通信层连接有系统配置和管理模块、系统运行和监控模块、上行通信模块。
所述的系统管理和通信层与业务处理层之间连接有电源监控业务模块、蓄电池监控业务模块、智能门禁业务模块、透传设备业务模块、视频监控业务模块、音频业务模块。
所述的业务处理层以及驱动和数据采集层之间设置有系统初始化模块、数据采集模块、驱动模块、串口驱动模块、协议解释模块，其中数据采集模块和协议解释模块与业务处理层连接，串口驱动模块与驱动和数据采集层连接，驱动模块和数据采集模块连接。所述的数据采集模块和驱动模块采集数据包括AI数据、DI数据和DO数据。
本发明有益效果在于：
1、TRTU-03B型监控单元 24 小时在线监测，实时上报通信机房的环境、交流配电、整流器、直流配电、不间断电源（UPS）、蓄电池、智能空调设备、非智能空调设备、视频单元和智能门禁单元等参数和告警状态；
2、除了蓄电池监控和管理以外，本发明的动力环境监控单元还可以同时采集8路模拟量（AI×8），16路开关量（DI×16）,4路告警输出（DO×4）等多种接口被监控对象。
3、本发明可以同时对通信机房的环境、交流配电、整流器、直流配电、不间断电源（UPS）、蓄电池、智能空调设备、非智能空调设备、视频单元和智能门禁单元等进行数据采集、数据处理和转发，通过监控中心和监控终端实现对被监控对象实时监控。
4、本发明的动力环境监控单元通过RS485接口可以同时对8种智能设备进行监控和管理，智能设备管理采用开放式接口设计和动态库引用文件来实现不同厂家智能设备协议接口对接。
5、能自动采集被监控对象的监控内容，通过CPU进行处理、存储，可以主动向监控中心上传监控数据或者被动接受查询。
6、抗干扰设计，TRTU-03B型监控单元采用了强弱电分离的设计结构，强电的通断及正常交流传输所产生的电磁脉冲和感应电磁波完全被屏蔽在强电箱体内，不会对系统的弱电部分以及被监控网络的正常运行造成干扰。环境温湿度、配电系统以及UPS、精密空调等干节点设备状态以及其它环境变量、设备状态变量的采集、传输均采用数字化技术，传输过程数据精度无损耗、无偏移、不受线阻、电压波动与电磁干扰影响。
附图说明
图1为本发明模块结构示意图。
图2为本发明系统采用的软件构架示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明结构如图1所示，包括装置外壳体，外壳体内设置有CPU模块以及与CPU模块相连的以太网通信模块、蓄电池监控模块、时钟电路、存储模块、数据采集和接口保护电路、电源模块和LCD显示单元。
其它接口接入说明如下：
1、智能设备接入部分包含8个串口，其中4个RS845接口，另外4个为RS485和RS232可切换接口，可以通过软件配置为开关电源、空调等接入口。
2、非智能设备接入部分，包括16路DI 干接点输入，8路AI；可以接红外，水浸，烟感，门磁，温湿度传感器，电压变送器等设备。
3、控制输出DO，含4路DO，用于控制输出告警或联动输出。
4、以太网接入部分，含4路以太网电口，主要用于接网络摄像头，也可以接其他智能设备。
5、传输部分可通过USB传输或以太网传输。
所述的电源模块采用直流48V供电,经防雷隔离电路输入到电源整流模块，提供两路预留给外部传感器使用的直流12V输出，并带有反向防雷保护电路。
所述的外壳体采用强弱电分离的设计结构，强电的通断及正常交流传输所产生的电磁脉冲和感应电磁波屏蔽在强电箱体内。
本发明系统采用的软件构架示意图如图2所示， CPU模块包括系统管理和通信层、业务处理层以及驱动和数据采集层。
所述的系统管理和通信层连接有系统配置和管理模块、系统运行和监控模块、上行通信模块。
所述的系统管理和通信层与业务处理层之间连接有电源监控业务模块、蓄电池监控业务模块、智能门禁业务模块、透传设备业务模块、视频监控业务模块、音频业务模块。
所述的业务处理层以及驱动和数据采集层之间设置有系统初始化模块、数据采集模块、驱动模块、串口驱动模块、协议解释模块，其中数据采集模块和协议解释模块与业务处理层连接，串口驱动模块与驱动和数据采集层连接，驱动模块和数据采集模块连接。所述的数据采集模块和驱动模块采集数据包括AI数据、DI数据和DO数据。
主要功能：
1、TRTU-03B型带蓄电池监控和管理功能的动力环境监控单元可以同时对通信机房的环境、交流配电、整流器、直流配电、不间断电源（UPS）、蓄电池、智能空调设备、非智能空调设备、视频单元和智能门禁单元等进行数据采集、数据处理和转发，通过监控中心和监控终端实现对被监控对象实时监控。
2、可以对通信机房蓄电池在线监测和管理，遥测项目包括蓄电池组总电压、蓄电池组充/放电电流、蓄电池组单体电压、电池温度、单体电池内阻（可选）；遥信项目包括电池组总电压高/低告警、每只蓄电池电压高/低告警、电池温度高告警、充电电流高告警等；
3、可以实现蓄电池单体电池内阻自动测试及分析，自动定期测量每节电池内阻，自动分析其变化趋势，对劣化电池发出预警。
4、可以实现蓄电池单体电池负极温度监测，与电池外壳温度相比，负极温度更接近电池内部温度，反应电池内部的真实变化，及时发现热失控电池。
5、可以实现在线电池电压均衡，可自动或手动对电池电压进行均衡，使其趋于一致。
6、可以实现蓄电池放电记录，自动记录放电过程中的每节电池电压、组压、放电电流与已放容量，自动识别放电过程，并调整采集频率至最快。
7、可以实现蓄电池剩余容量监测，在线自动监测电池的剩余容量。
8、可以实现运行参数与告警阀值设置，可在本地或远程设置、修改所有系统运行参数以及监测数据的告警阀值，此类操作有授权密码保护。
9、除了蓄电池监控和管理以外，本发明的动力环境监控单元还可以同时采集8路模拟量（AI×8），16路开关量（DI×16）,4路告警输出（DO×4）。
10、本发明的动力环境监控单元通过RS485接口可以同时对8种智能设备进行监控和管理，智能设备管理采用开放式接口设计和动态库引用文件来实现不同厂家智能设备协议接口对接。
11、本发明监控单元可以通过以太网口对智能门禁和现场图形进行实时采集。
12、能自动采集被监控对象的监控内容，通过CPU进行处理、存储，可以主动向监控中心上传监控数据或者被动接受查询。
13、具备告警存储记录的能力，能够将通信中断期间的告警信号自动上传。
14、可以接收并响应监控中心的控制命令，以对被监控设备进行控制。
15、监控单元具有液晶显示屏和操作按键，可以显示自身的工作状态和重要告警信息，设置设备ID号以及IP地址等基本信息；应提供以太网接口，具备接入便携式计算机进行现场维护的功能。
16、监控单元支持远程登录功能，当监控中心故障时，可远程登录到监控单元进行参数配置，查看实时数据、告警记录和配置数据。
17、具备与监控中心的时间同步功能。
18、可以通过监控中心的远程连接登录到TRTU-03B型监控单元，实现远程查看实时数据、告警记录、配置参数、设备控制。
19、告警主动上报功能，监控单元在接收到监控模块的告警信息后，立即向监控中心上报，对于进行重复上报后依然无应答的，或者由于网络原因发送失败的，监控单元应临时保存这些告警信息，保存的时间不小与3天，在网络通信恢复时将这些告警信息再次上报至监控中心。当接收到监控模块的告警恢复时，需要将对应的告警恢复上报至监控中心。
20、接收并处理来自监控中心的数据包，当监控单元与监控中心的网络连接状态正常时，监控单元能够实时的接收来自监控中心的任何数据包，数据包类型有心跳应答、告警上报应答、状态参数查询、配置参数设置、设备控制命令等，监控单元可以检查数据包的合法性，对于非法数据包，则返回给监控中心一个数据包错误应答包，应包含对应错误码，对于合法的数据，监控单元解析数据包的类型，然后相应做出快速的响应处理。
21、数据的存储，监控单元能够存储自身的配置参数、监控模块的配置参数、一段时间内的告警记录及运行状态记录等数据，并能保证在掉电的情况数据不会丢失。
22、支持本地显示屏操作，可通过监控单元的显示界面查看自身及被监控对象的工作状态，重要告警信息以及设置设备参数。
23、支持NTP自动校时，定时通过NTP协议实现与监控中心的时间同步功能。
24、当监控单元或监控模块软件出现故障时能够重新启动运行。
25、支持视频监控功能，当监控站出现告警时，监控单元可以直接联动控制视频摄像机进行录像，录制的视频存储到视频存储设备，可以本地查看，也可实现远程查看监控站的告警视频记录。
26、当监控站出现告警时，支持本地的声光告警、短信告警提示功能。
监控对象及监控内容：
（1）机房环境数据采集和监控内容：
a) 遥测：温度、湿度；
b) 遥信：烟感告警、水浸告警、红外入侵告警、门磁告警、玻璃破碎告警；
c) 遥控：灯控。
（2）交流配电单元采集和监控内容：
a) 遥测：输入电压、输入电流、频率；
b) 遥信：输入过/欠压告警、缺相告警、输入过流告警、断路器开关状态、频率过高/过低告警、单路交流输入停电告警。
（3）整流器采集和监控内容应：
a) 遥测：整流器（模块）输出电压、模块输出电流；
b) 遥信：整流器（模块）工作状态、浮充/均充状态、整流器（模块）故障告警，整流模块交流停电告警；
c) 遥控：模块开/关、均/浮充转换、均/浮充参数设定。
（4）直流配电单元采集和监控内容应：
a) 遥测：直流输出电压、总负载电流、蓄电池充/放电电流、直流分路电流；
b) 遥信：直流输出过压/欠压告警、熔丝断告警、分路开关状态，负载下电保护告警。
（5）不间断电源（UPS）采集和监控内容应：
a) 遥测：交流输入电压、交流输入电流、交流输入频率、直流输入电压（蓄电池组电压）、交流输出电压、交流输出电流、交流输出频率、带载率；
b) 遥信：同步/不同步、UPS/旁路供电、过载告警、蓄电池放电电压低告警、外供电故障告警、整流器故障告警、逆变器故障告警、旁路故障告警。
（6）蓄电池采集和监控内容应：
a) 遥测：蓄电池组总电压，蓄电池组充/放电电流，蓄电池组单体电压、标示电池温度，单体电池内阻；
b) 遥信：电池组总电压高/低告警，每只蓄电池电压高/低告警，电池温度高告警，充电电流高告警。
（7）柴油发电机组采集和监控内容应：
a) 遥测：三相电压、三相电流、输出频率、转速、水温、润滑油油压/油温、启动电池电压、油箱油位；
b) 遥信：工作状态（运行/停机）、工作方式（自动/手动）、自动切换开关状态、进排风通道开关状态、、主/备用机组、过压/欠压告警、频率高/低告警、转速高/低告警、润滑油温高/低告警、油位低告警，启动失败告警、启动电池电压低告警、过载告警；
c) 遥控：开/关机、紧急停机、自动切换开/关（可选）、主/备用机组选择。
（8）智能空调设备采集和监控内容应：
a) 遥测：回风温度、回风湿度；
b) 遥信：压缩机工作状态、风机工作状态和故障告警、过滤器阻塞告警；
c) 遥控：开/关机、温度设定、除湿/加湿、制冷/制热工作模式等。
（9）非智能空调设备采集和监控内容应：
a) 遥信：供电状态、室外机防盗告警（可选）；
b) 遥控：开/关机、温度设定、除湿/加湿、制冷/制热工作模式。
（10）智能门禁系统采集和监控内容应：
a) 遥信：门开/关状态、人员的出入情况、人员进出时间、出入人员编码信息；
b) 遥控：门锁开/关、对相关人员进行分时段/全时段在线授权/撤权、配置门禁参数。
（11）防雷设备采集和监控内容应：
a) 遥信：防雷设备故障（浪涌保护器故障和断路装置故障）；
b) 遥测：雷击计数。
技术指标：
（1）测量范围及测量精度：
测量项目 测量范围 精度
蓄电池组电压 20～800V； ±0.5%；
蓄电池单体电压 2V、6V、12V； ±0.1%；
蓄电池单体内阻 50～65535uΩ； ±2% 分辨率1uΩ；
蓄电池负极温度 -5℃～+99.9℃； ±1℃；
充放电电流 0～1000A(标配)； ±1%。
（2）电气参数：
项目 参数
工作电压 DC36V~DC72V ；
功耗 <8W；
输出 DC12V，4路输出总和25W；
通讯口 8路串行口（1,2,7,8路 RS232/RS485；3,4,5,6 路RS485）
以太网口 4路；10M/100M自适应；
USB口 1路USB路由器或系统升级；1路USB厂家调试；
模拟量配置 4通道4~20mA电流；4通道DC0~5V电压；可再扩展4通道4~20mA电流及4通道DC0~5V电压；
数字量配置 16通道DI点；高电平范围DC5~12V；
控制量配置 4路干接点输出；AC125V 1A，DC30V 2A；
电源口防雷 符合YD/T 993-2006 YD/T 1540-2006标准；
IO口防雷 符合YD/T 993-2006 YD/T 1540-2006标准。
（3）环境要求：
工作温度：-5°C—45°C；
贮存温度：-25°C—55°C；
（4）电磁兼容：符合GB24338.5-2018的规定。
四、主要元器件
CPU采用：ARM926EJ-S 频率300MHZ，内存64MB；
外部扩展：nandflash 128MB,TF卡32Gbit；
MCU：采用cortex-M3 32-bit flash 1024KB SRAM 96KB；
SWITCH：采用4 PHY+2 MAC 的模式，与CPU对接方式为RMII；
ADC芯片采用单通道22-bit。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种带蓄电池管理的动力环境监控装置，其特征在于：包括装置外壳体，外壳体内设置有CPU模块以及与CPU模块相连的以太网通信模块、蓄电池监控模块、时钟电路、存储模块、数据采集和接口保护电路、电源模块和LCD显示单元。
2.根据权利要求1所述的带蓄电池管理的动力环境监控装置，其特征在于：所述的数据采集和接口保护电路分别连接有8路RS485接口、16路DI接口、8路AI接口、4路DO接口、电流互感器接口、蓄电池总电压接口和蓄电池监控口。
3.根据权利要求1所述的带蓄电池管理的动力环境监控装置，其特征在于：所述的电源模块采用直流48V供电,经防雷隔离电路输入到电源整流模块，提供两路预留给外部传感器使用的直流12V输出，并带有反向防雷保护电路。
4.根据权利要求1所述的带蓄电池管理的动力环境监控装置，其特征在于：所述的外壳体采用强弱电分离的设计结构，强电的通断及正常交流传输所产生的电磁脉冲和感应电磁波屏蔽在强电箱体内。
5.根据权利要求1所述的带蓄电池管理的动力环境监控装置，其特征在于：所述的CPU模块包括系统管理和通信层、业务处理层以及驱动和数据采集层。
6.根据权利要求5所述的带蓄电池管理的动力环境监控装置，其特征在于：所述的系统管理和通信层连接有系统配置和管理模块、系统运行和监控模块、上行通信模块。
7.根据权利要求5所述的带蓄电池管理的动力环境监控装置，其特征在于：所述的系统管理和通信层与业务处理层之间连接有电源监控业务模块、蓄电池监控业务模块、智能门禁业务模块、透传设备业务模块、视频监控业务模块、音频业务模块。
8.根据权利要求5所述的带蓄电池管理的动力环境监控装置，其特征在于：所述的业务处理层以及驱动和数据采集层之间设置有系统初始化模块、数据采集模块、驱动模块、串口驱动模块、协议解释模块，其中数据采集模块和协议解释模块与业务处理层连接，串口驱动模块与驱动和数据采集层连接，驱动模块和数据采集模块连接。
9.根据权利要求8所述的带蓄电池管理的动力环境监控装置，其特征在于：所述的数据采集模块和驱动模块采集数据包括AI数据、DI数据和DO数据。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112859650A (zh) * 2021-01-08 2021-05-28 南京南瑞信息通信科技有限公司 一种机房动环监控装置
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