CN111123141A - 雷达电源远程监控系统 - Google Patents

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杨建超
戴峥
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Abstract

本发明公开了一种雷达电源远程监控系统，包括主控制模块、电源模块、继电器模块、网络交换模块、雷达电源监控模块以及风扇电源监控模块。本系统能在规定电流、电压范围内准确地监控外部设备，包括雷达主机和雷达风扇，在检测到异常时保护设备，兼具过压、大电流保护电路。同时，能实现主控制模块、雷达主机、网络中心之间的网络交换，使系统的监控方式更加灵活。本发明在不影响模块间通信的条件下实现了各模块之间的电源、地、信号隔离，减小了监控系统各模块之间的干扰。此外本发明实现了电源监控与网络交换一体化，减小了电路板体积，使整体设备更加便捷。

Description

雷达电源远程监控系统
技术领域
本发明属于雷达监控应用设备的领域，特别涉及一种雷达电源远程监控系统。
背景技术
随着雷达的不断发展，雷达业务不断拓展，雷达系统自身组成愈加复杂，数量较多的雷达被分散到数公里平面进行安防、探测，日常巡检、故障处理等，需要花费大量人力，远程监控具有重要意义。
目前的监控系统一般采用内置硬件监控电路的方式，根据固化程序对雷达进行系统监控，以在异常情况下保护雷达，或直接通过雷达数据网口回传监控数据，待发现异常后再关机，停机后派专人进行维护。
现有监控系统功能较为单一，需要设计多个系统完成雷达监控、数据上传等功能，这增加了设备的体积，且后期维护不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种雷达电源远程监控系统，能够准确采集雷达设备的电源数据，在异常情况下保护、控制设备，还能够实现数据联网，同时可采用系统自动控制与人工远程控制多种控制方式，达到雷达监视、数据交互、远程操作多种功能一体化的效果。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种雷达电源远程监控系统，包括主控制模块、电源模块、继电器模块、网络交换模块、雷达电源监控模块以及风扇电源监控模块；
所述雷达电源监控模块，用于采集雷达主机工作时的电压电流数据，并将这些数据实时传送至所述主控制模块，且能接通/断开雷达主机的电力供应；
所述风扇电源监控模块，用于采集雷达风扇工作时的电压电流数据，并将这些数据实时传送至所述主控制模块，且能接通/断开雷达风扇的电力供应；
所述主控制模块，用于接收雷达电源监控模块、风扇电源监控模块回传的实时数据，根据该数据诊断雷达主机与雷达风扇的工作状态，并根据所述工作状态控制继电器模块以开合雷达设备总电源；
所述继电器模块，用于接收所述主控制模块传递的控制指令，以控制雷达设备总电源的开合；
所述网络交换模块，用于实现主控制模块、网络中心、雷达主机之间的数据通信；
所述电源模块，用于为主控制模块供电。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)监控模块在设定的电流、电压范围内通过检测灵敏电阻方式进行数据采集，并能够在欠压、过压的状态下自动断开被检测设备电源，保护设备不被突发异常损坏；2)实现主控制模块、雷达主机、网络中心之间的网络交换，从而实现雷达监视、数据交互、远程操作多种功能一体化，同时实现系统自动监视与人工远程手动控制一体化，使系统的监控方式更加灵活；3)在不影响板上模块间通信的条件下实现了各模块之间的电源、地、信号隔离，减小了监控系统各模块之间的干扰；4)实现了电源监控与网络交换一体化，减小了电路板体积，使整体设备更加便捷；5)提供了多种电源输入方式，一种情况是从板上交流电输入处取电，供主控制模块使用，减少电路板外插件、供电源的数量，另一种情况是直接外接供电电源，不使用交流转直流模块，减小电路板体积。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明雷达电源远程监控系统的结构图。
图2为本发明主控制模块的结构图。
图3为本发明雷达电源监控模块与风扇电源监控模块的结构图。
图4为本发明网络交换模块的结构图。
图5为本发明电源模块的结构图。
图6为本发明继电器模块的结构图。
具体实施方式
结合图1，本发明提出了一种雷达电源远程监控系统，包括主控制模块、电源模块、继电器模块、网络交换模块、雷达电源监控模块以及风扇电源监控模块；
雷达电源监控模块，用于采集雷达主机工作时的电压电流数据，并将这些数据实时传送至主控制模块，且能接通/断开雷达主机的电力供应；
风扇电源监控模块，用于采集雷达风扇工作时的电压电流数据，并将这些数据实时传送至主控制模块，且能接通/断开雷达风扇的电力供应；
主控制模块，用于接收雷达电源监控模块、风扇电源监控模块回传的实时数据，根据该数据诊断雷达主机与雷达风扇的工作状态，并根据工作状态控制继电器模块以开合雷达设备总电源；
继电器模块，用于接收主控制模块传递的控制指令，以控制雷达设备总电源的开合；
网络交换模块，用于实现主控制模块、网络中心、雷达主机之间的数据通信；
电源模块，用于为主控制模块供电。
进一步地，在其中一个实施例中，主控制模块还用于重启、配置网络交换模块。
进一步地，在其中一个实施例中，网络交换模块，用于实现主控制模块、网络中心、雷达主机之间的数据通信，具体包括：
主控制模块通过网络交换模块将雷达电源监控模块和风扇电源监控模块回传的数据传输至网络中心；
网络中心通过网络交换模块控制主控制模块以实现开合雷达设备总电源；
雷达主机通过网络交换模块将目标点迹、航迹、状态、雷达参数传回网络中心；
网络中心通过网络交换模块配置雷达主机的工作参数。
进一步地，在其中一个实施例中，雷达电源监控模块串联在雷达主机的供电线上，并设置在雷达主机电源设备与雷达主机之间；
风扇电源监控模块串联在雷达风扇的供电线上，并设置在雷达风扇电源设备与雷达风扇之间；
继电器模块串联在雷达设备总电源的供电线上，并设置在雷达设备总电源与雷达主机电源之间。
进一步地，在其中一个实施例中，主控制模块设置了雷达母板电源与雷达风扇电源正常工作的电压、电流以及功率范围，当雷达电源监控模块、风扇电源监控模块回传数据超出正常范围时，主控制模块可以命令交流电监控模块继电器断开，从而关闭雷达总电源，保护设备。结合图2，主控制模块包括主控芯片LPC1768，通过IO口控制继电器模块的开关，以开合雷达设备总电源；通过I2C接口接收各监控模块回传的监控数据；同时通过串口与网络交换模块进行通信，并且能够重启、配置网络交换模块。复位电路在主控芯片死机时提供外部复位。
进一步地，在其中一个实施例中，结合图3，雷达电源监控模块或风扇电源监控模块包括监控芯片LM5066、灵敏电阻、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一二极管D1、第一电容C1、第二二极管D2、第二电容C2、NMOS开关管；第一二极管D1、第一电容C1构成第一保护电路，第二二极管D2、第二电容C2构成第二保护电路，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3构成分压电路；
被监控电源分别通过第一二极管D1、第一电容C1连接监控芯片LM5066的GND，还依次通过第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3接地，第一电阻R1与第二电阻R2的公共端、第二电阻R2与第三电阻R3的公共端分别连接监控芯片LM5066的UVLO端、OVLO端，被监控电源同时通过灵敏电阻连接NMOS开关管的漏极，NMOS开关管的源极连接负载，且源极与负载的公共端分别通过第二二极管D2、第二电容C2连接监控芯片LM5066的GND，监控芯片LM5066的sense+端口、sense-端口分别连接灵敏电阻与被监控电源的公共端、灵敏电阻与NMOS开关管漏极的公共端。
通过测量灵敏电阻两端电压，计算电流、功率值，使用开尔文接法提高测量精度，检测数据通过PMBUS总线回传到主控芯片LM5066。同时，设置输入电压的欠压、过压阈值，采用分压法测量，R1,R2,R3组成输入端分压电阻，R1与R2、R3分压得欠压阈值，R1、R2与R3分压得过压阈值，电阻可根据实际需要取值。当被监控电源正常工作时，NMOS导通，负载工作；当检测到灵敏电阻参数异常或供电线电压存在欠压、过压时，LM5066能够通过栅极控制方式控制NMOS关断供电电流。D1、D2、C1、C2构成保护电路，瞬间抑制二极管D1、D2可承受大浪涌电流保护后端电路、电解电容C1、C2避免较高电压对检测模块的危害。同时，LM5066可直接从输入电压处取电，省去了模块电源部分。图3中被监控电源为雷达工作电源，表示工作电源监控模块；图3中被监控电源为雷达风扇电源，表示雷达风扇电源监控模块。
进一步地，在其中一个实施例中，结合图4，网络交换模块包括串口转网口芯片CH9121、变压器HR682430E、网络交换芯片RTL83672B；串口转网口芯片CH9121的串口端连接主控芯片，网口端通过变压器HR682430E连接网络交换芯片RTL83672B；网络交换芯片RTL83672B包括五个端口，其中一个端口与主控芯片通信，另两个端口分别通过RJ45连接雷达与网络中心(PC机)，网络交换芯片RTL83672B将主控制模块传入的电流电压数据上传至网络中心(PC机)，网络中心通过网络交换芯片RTL83672B向主控制模块发送控制信息，与此同时，网络中心可与雷达之间实现网络交换，进行雷达相关数据的传输，如设置雷达工作参数等。
进一步地，在其中一个实施例中，雷达电源监控模块、风扇电源监控模块、继电器模块与主控制模块之间均设有隔离电路，以实现电源、信号的隔离。
作为一种具体示例，隔离电路采用隔离芯片ADUM4120。
进一步地，在其中一个实施例中，结合图5，电源模块包括依次相连的交流转直流电源或5V直流电源、5V转3.3V的LDO电源芯片、3.3V转1.8V的LDO电源芯片。电源模块采用交变直、多种直流电供电方式使监控系统更具整体性，也使供电方式更为灵活多样。
作为一种具体示例，交流转直流电源采用管脚型电源集成模块IRM-02-5。
进一步地，在其中一个实施例中，由于继电器模块与主控制模块采用隔离芯片ADUM4120进行电源隔离，而隔离芯片输出的控制信号电流驱动能力差，结合图6，继电器控制模块包括相串联的继电器、PMOS开关管，其中继电器串联在220V交流电的火线上，PMOS开关管的栅极连接主控制模块，主控制模块利用栅极电压控制PMOS开关管，进而控制继电器状态以开合雷达设备总电源，同时节约了板上空间。当PMOS开关管栅极接收到来自主控制模块的低电平信号时，PMOS管导通，继电器闭合，设备总电源正常供电，反之交流供电线断开，雷达设备断电。
综上，本系统能在规定电流、电压范围内准确地监控外部设备，包括雷达主机和雷达风扇，在检测到异常时保护设备，兼具过压、大电流保护电路。同时，能实现主控制模块、雷达主机、网络中心之间的网络交换，使系统的监控方式更加灵活。本发明在不影响模块间通信的条件下实现了各模块之间的电源、地、信号隔离，减小了监控系统各模块之间的干扰。此外本发明实现了电源监控与网络交换一体化，减小了电路板体积，使整体设备更加便捷。

Claims (10)

1.一种雷达电源远程监控系统，其特征在于，包括主控制模块、电源模块、继电器模块、网络交换模块、雷达电源监控模块以及风扇电源监控模块；
所述雷达电源监控模块，用于采集雷达主机工作时的电压电流数据，并将这些数据实时传送至所述主控制模块，且能接通/断开雷达主机的电力供应；
所述风扇电源监控模块，用于采集雷达风扇工作时的电压电流数据，并将这些数据实时传送至所述主控制模块，且能接通/断开雷达风扇的电力供应；
所述主控制模块，用于接收雷达电源监控模块、风扇电源监控模块回传的实时数据，根据该数据诊断雷达主机与雷达风扇的工作状态，并根据所述工作状态控制继电器模块以开合雷达设备总电源；
所述继电器模块，用于接收所述主控制模块传递的控制指令，以控制雷达设备总电源的开合；
所述网络交换模块，用于实现主控制模块、网络中心、雷达主机之间的数据通信；
所述电源模块，用于为主控制模块供电。
2.根据权利要求1所述的雷达电源远程监控系统，其特征在于，所述主控制模块还用于重启、配置网络交换模块。
3.根据权利要求1所述的雷达电源远程监控系统，其特征在于，所述网络交换模块，用于实现主控制模块、网络中心、雷达主机之间的数据通信，具体包括：
主控制模块通过网络交换模块将雷达电源监控模块和风扇电源监控模块回传的数据传输至网络中心；
网络中心通过网络交换模块控制主控制模块以实现开合雷达设备总电源；
雷达主机通过网络交换模块将目标点迹、航迹、状态、雷达参数传回网络中心；
网络中心通过网络交换模块配置雷达主机的工作参数。
4.根据权利要求1所述的雷达电源远程监控系统，其特征在于，所述雷达电源监控模块串联在雷达主机的供电线上，并设置在雷达主机电源设备与雷达主机之间；
所述风扇电源监控模块串联在雷达风扇的供电线上，并设置在雷达风扇电源设备与雷达风扇之间；
所述继电器模块串联在雷达设备总电源的供电线上，并设置在雷达设备总电源与雷达主机电源之间。
5.根据权利要求1所述的雷达电源远程监控系统，其特征在于，所述主控制模块包括主控芯片LPC1768，通过IO口控制继电器模块的开关，以开合雷达设备总电源；通过I2C接口接收各监控模块回传的监控数据；同时通过串口与网络交换模块进行通信。
6.根据权利要求1所述的雷达电源远程监控系统，其特征在于，所述雷达电源监控模块或风扇电源监控模块包括监控芯片LM5066、灵敏电阻、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第一二极管(D1)、第一电容(C1)、第二二极管(D2)、第二电容(C2)、NMOS开关管；所述第一二极管(D1)、第一电容(C1)构成第一保护电路，第二二极管(D2)、第二电容(C2)构成第二保护电路，第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)构成分压电路；
被监控电源分别通过第一二极管(D1)、第一电容(C1)连接监控芯片LM5066的GND，还依次通过第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)接地，第一电阻(R1)与第二电阻(R2)的公共端、第二电阻(R2)与第三电阻(R3)的公共端分别连接监控芯片LM5066的UVLO端、OVLO端，被监控电源同时通过灵敏电阻连接NMOS开关管的漏极，NMOS开关管的源极连接负载，且源极与负载的公共端分别通过第二二极管(D2)、第二电容(C2)连接监控芯片LM5066的GND，所述监控芯片LM5066的sense+端口、sense-端口分别连接灵敏电阻与被监控电源的公共端、灵敏电阻与NMOS开关管漏极的公共端。
7.根据权利要求1或5所述的雷达电源远程监控系统，其特征在于，所述网络交换模块包括串口转网口芯片CH9121、变压器HR682430E、网络交换芯片RTL83672B；所述串口转网口芯片CH9121的串口端连接主控芯片，网口端通过变压器HR682430E连接网络交换芯片RTL83672B；所述网络交换芯片RTL83672B包括五个端口，其中一个端口与主控芯片通信，另两个端口分别通过RJ45连接雷达与网络中心，网络交换芯片RTL83672B将主控制模块传入的电流电压数据上传至网络中心，网络中心通过网络交换芯片RTL83672B向主控制模块发送控制信息，与此同时，网络中心可与雷达之间实现网络交换，进行雷达相关数据的传输。
8.根据权利要求1所述的雷达电源远程监控系统，其特征在于，所述电源模块包括依次相连的交流转直流电源或5V直流电源、5V转3.3V的LDO电源芯片、3.3V转1.8V的LDO电源芯片。
9.根据权利要求1所述的雷达电源远程监控系统，其特征在于，所述继电器控制模块包括相串联的继电器、PMOS开关管，其中继电器串联在220V交流电的火线上，PMOS开关管的栅极连接主控制模块，主控制模块利用栅极电压控制PMOS开关管，进而控制继电器状态以开合雷达设备总电源。
10.根据权利要求1所述的雷达电源远程监控系统，其特征在于，所述雷达电源监控模块、风扇电源监控模块、继电器模块与主控制模块之间均设有隔离电路，以实现电源、信号的隔离。
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