CN111884326A - 一种nb-iot市电油机自动切换设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种NB‑IOT市电油机自动切换设备及方法，所述自动切换设备包括检测模块、电源处理模块、输出模块、通讯模块和MCU模块；所述检测模块与所述MCU模块相连，所述MCU模块与所述输出模块和所述通讯模块相连，所述电源处理模块与所述MUC模块、输出模块和通讯模块相连。优点是：自动切换设备能够及时获知基站供电信息数据情况，提高基站供电系统稳定性，异常情况快速处理应对，降低基站油机空载发电时间，节能效果显著，同时助推物联网技术应用和发展。

Description

一种NB-IOT市电油机自动切换设备及方法
技术领域
本发明涉及市电油机自动切换领域，尤其涉及一种NB-IOT市电油机自动切换设备及方法。
背景技术
通信基站主供电系统需要不间断供电，当常用侧市电异常时需自动切换到备用侧油机发电输出提供电源。目前常用的双电源自动转换开关电器大都不带通讯功能，尤其没有无线通讯功能，这样基站供电情况无法及时监控。油机发电并不是每个基站都有配置，大都是获知停市电后才准备。当市电停电且基站备用蓄电池无电情况下就会导致基站直流设备停电通信故障，并且待市电正常后又不能及时获知而导致基站油机长时间空载发电，造成发电浪费严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种NB-IOT市电油机自动切换设备及方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种NB-IOT市电油机自动切换设备，包括检测模块、电源处理模块、输出模块、通讯模块和MCU模块；所述检测模块与所述MCU模块相连，所述MCU模块与所述输出模块和所述通讯模块相连，所述电源处理模块与所述MUC模块、输出模块和通讯模块相连。
优选的，所述检测模块包括开关状态检测单元、手动自动检测单元、油机发电C相检测单元和市电三相检测单元，所述开关状态检测单元用于检测自动切换设备的当前电源开关输出状态处于市电侧或油机发电侧；所述手动自动检测单元用于检测设备处于自动切换模式或手动切换模式；所述油机发电C相检测单元用于检测油机发电C相电压数据；所述市电三相检测单元用于检测市电三相电压数据。
优选的，所述手动自动切换单元为拨码开关，当拨码开关处于自动侧，所述自动切换设备能够自动切换当前电源开关输出状态；自动切换设备自动切换当前电源开关输出状态的具体过程为，当市电侧三相电不正常且油机发电正常时，自动切换设备将自动切换到油机发电侧给基站供电；当市电侧三相电正常时，自动切换设备将自动由油机发电侧切换到市电侧。
优选的，油机发电C相检测单元包括一路多个第一精密采样电阻，多个第一精密采样电阻同时采集油机发电C相电压值，并根据采集到的油机发电C相电压值均值，综合判断油机发电是否正常；所述市电三相检测单元包括三路多个第二精密采样电阻，三路第二精密采样电阻分别测量市电A、B、C三相电压值，根据各相电压均值综合判断市电侧三相电是否正常。
优选的，所述通讯模块包括无线NB-IOT通讯单元和有线RS485通讯单元，所述无线NB-IOT通讯单元能够在无宽带网络的情况下将基站供电异常情况和供电转换状态情况传输到服务器平台；所述有线RS485通讯单元用于将自动切换设备与本地设备连接。
优选的，所述输出模块包括电机控制切换单元、干接点状态输出单元和LED 状态指示单元；所述电机控制切换单元由MCU模块根据检测模块输出的数据信息控制自动切换设备的当前电源开关输出状态；所述LED状态指示单元由MCU模块根据检测模块输出的数据信息控制相应别的LED灯亮灭，进而指示市电或油机发电情况和当前输出供电状态；所述干接点状态输出单元由MCU模块根据检测模块输出的数据信息输出自动切换设备的当前供电状态信号。
优选的，所述电源处理模块用于将市电C相电源、油机发电C相电源和基站直流电源集中处理，处理后为所述MCU模块、所述输出模块和所述通讯模块提供工作电源；所述市电C相电源输出5V，所述油机发电C相电源输出5V，所述基站直流电源输出5V，并将三路5V电源并联输出为所述MCU模块、所述输出模块和所述通讯模块提供工作电源；当市电侧和油机发电侧都停电时，能够仅采用基站直流电源供电，保证自动切换设备与服务器平台之间的正常通信。
优选的，所述MCU模块用于接收所述检测模块输入的数据信息，并根据该数据信息控制输出模块输出信号、自动切换设备的电源切换以及通讯模块的数据通信。
本发明的目的还在于提供一种NB-IOT市电油机自动切换方法，所述自动切换方法使用上述任一所述的自动切换设备实现；所述自动切换方法具体为，
S1、当检测模块检测到供电状态变化，无线NB-IOT通讯模块主动向服务器平台上报状态字节数据，所述服务器平台获知市电停电，通知维护人员准备油机现场发电，自动切换设备输出干接点信号启动油机发电；
S2、当自动切换设备满足切换开关条件时，自动切换设备将自动切换到油机发电侧供电输出；当市电正常后，自动切换设备输出干接点信号停止油机发电或者服务器平台通知维护人员停止油机发电并撤离油机。
本发明的有益效果是：1、自动切换设备能够及时获知基站供电信息数据情况，提高基站供电系统稳定性，异常情况快速处理应对，降低基站油机空载发电时间，节能效果显著，同时助推物联网技术应用和发展。2、自动切换设备融入了物联网NB-IOT无线通信技术，使得基站供电异常情况数据可以直接快速接入服务器平台，以WEB、APP、微信等互联网技术形式获知这些数据，方便快捷。
附图说明
图1是本发明实施例中自动切换设备的原理结构图；
图2是本发明实施例中NB-IOT无线通讯单元接口电路图；
图3是本发明实施例中自动切换设备的辅助端子图；
图4是本发明实施例中自动切换方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示，本实施例中，提供了一种NB-IOT市电油机自动切换设备，包括检测模块、电源处理模块、输出模块、通讯模块和MCU模块；所述检测模块与所述MCU模块相连，所述MCU模块与所述输出模块和所述通讯模块相连，所述电源处理模块与所述MUC模块、输出模块和通讯模块相连。
本实施例中，所述检测模块包括开关状态检测单元、手动自动检测单元、油机发电C相检测单元和市电三相检测单元，所述开关状态检测单元为一个行程开关，用于检测自动切换设备的当前电源开关输出状态处于市电侧或油机发电侧；所述手动自动检测单元用于检测设备处于自动切换模式或手动切换模式；所述油机发电C相检测单元用于检测油机发电C相电压数据；所述市电三相检测单元用于检测市电三相电压数据。
本实施例中，所述手动自动切换单元为拨码开关，当拨码开关处于自动侧，所述自动切换设备能够自动切换当前电源开关输出状态；自动切换设备自动切换当前电源开关输出状态的具体过程为，当市电侧三相电不正常且油机发电正常时，自动切换设备将自动切换到油机发电侧给基站供电；当市电侧三相电正常时，自动切换设备将自动由油机发电侧切换到市电侧。
本实施例中，油机发电C相检测单元包括一路多个第一精密采样电阻，多个第一精密采样电阻同时采集油机发电C相电压值，并根据采集到的油机发电C相电压值均值，综合判断油机发电是否正常；所述市电三相检测单元包括三路多个第二精密采样电阻，三路第二精密采样电阻分别测量市电A、B、C三相电压值，根据各相电压均值综合判断市电侧三相电是否正常。
本实施例中，开关状态检测单元是将行程开关的触头用导线与电路板连接进行采样，手动自动检测单元是将拨码开关的触头用导线与电路板连接进行采样，油机发电C相检测单元是将油机发电输入(R)侧内部并联C相导线与电路板连接进行采样，市电三相检测单元是市电三相输入(N)侧内部并联A、B、C三相导线与电路板连接进行采样。
本实施例中，所述通讯模块包括无线NB-IOT通讯单元和有线RS485通讯单元，所述无线NB-IOT通讯单元能够在无宽带网络的情况下将基站供电异常情况和供电转换状态情况传输到服务器平台；所述有线RS485通讯单元用于将自动切换设备与本地设备连接。
NB-IOT无线通讯单元是将BC28通讯模组布局到电路板上，使用无线天线连接电路板，并布局到自动切换设备内部，RS485有线通讯单元是将485芯片布局在电路板上，自动切换设备内部用2根导线连接到外壳的辅助端子上。
NB-IOT无线通讯单元由移远BC28模组开发，BC28是一款超紧凑、高性能、低功耗的多频段NB-IoT无线通信模组，采用MQTT协议与服务器云平台连接，与MCU 模块串口UART2连接数据交互。RS485有线通讯单元隔离设计，与MCU模块串口 UART1连接数据交互，采用MODBUS-RTU协议规约。
本实施例中，所述输出模块包括电机控制切换单元、干接点状态输出单元和 LED状态指示单元；所述电机控制切换单元由MCU模块根据检测模块输出的数据信息控制自动切换设备的当前电源开关输出状态；所述LED状态指示单元由MCU 模块根据检测模块输出的数据信息控制相应别的LED灯亮灭，进而指示市电或油机发电情况和当前输出供电状态；所述干接点状态输出单元由MCU模块根据检测模块输出的数据信息输出自动切换设备的当前供电状态信号。
电机控制切换单元是将交流电机的4PIN排线端子与电路板连接，干接点状态输出单元是自动切换设备外壳的辅助端子通过内部导线与电路板连接控制实现， LED状态指单元是LED指示灯通过内部导线与电路板连接控制实现。
电机控制切换由MCU模块根据检测模块数据信息控制继电器切换，从而控制交流电机正反转切换开关状态。干接点状态输出由行程开关感应信号输出，用于与外围其它设备本地联控。LED状态指示由MCU模块根据检测模块数据信息控制相应LED亮灭，用于人机交互自动切换设备的状态信息指示。
本实施例中，所述电源处理模块用于将市电C相电源、油机发电C相电源和基站直流电源集中处理，处理后为所述MCU模块、所述输出模块和所述通讯模块提供工作电源；所述市电C相电源输出5V，所述油机发电C相电源输出5V，所述基站直流电源输出5V，并将三路5V电源并联输出为所述MCU模块、所述输出模块和所述通讯模块提供工作电源；当市电侧和油机发电侧都停电时，能够仅采用基站直流电源供电，保证自动切换设备与服务器平台之间的正常通信。
电源处理模块集成在电路板上，电路板上布线分别给MCU模块和通信模块连接供电，市电C相、油机发电C相和基站直流-48V三路电源输入由外壳接线端子通过内部导线与电路板连接。
电源处理模块由三路电源输入集中处理，市电C相由AC/DC输出5V，油机发电 C相由AC/DC输出5V,基站直流-48V由DC/DC输出5V，最后三路5V电源并联输出。这样当市电侧和油机发电侧都停电时，自动切换设备还可由基站直流-48V供电，从而保证自动切换设备与服务器平台实时在线通讯状态。
本实施例中，所述MCU模块是数据处理控制中心；所述MCU模块用于接收所述检测模块输入的数据信息，并根据该数据信息控制输出模块输出信号、自动切换设备的电源切换以及通讯模块的数据通信。
MCU模块是数据处理控制中心，检测模块输入数据信号，控制输出模块输出信号和市电/油机双电源切换，控制通讯模块数据通信。采用STM32F103单片机与检测模块、输出模块和通讯模块相连。与检测模块连接，通过AD采样相电压值；与输出模块连接，通过GPIO控制输出；与通讯模块两路URAT连接，UART1连接RS485有线通讯单元、UART2连接NB-IOT模组。
如图2所示，NB-IOT通讯模组的接口电路图，BC28模组与MCU串口UART2连接， BC28与SIM卡串口I2C连接；RS485与MCU串口UART1连接，信号隔离设计。
如图3所示，本实施例中，自动切换设备的外壳上设置有辅助端子，端子NO1 和端子COM1为开关位置市电侧干接点常开信号，当开关位置在市电侧时端子NO1 和端子COM1闭合；端子NO2和端子COM2为开关位置油机发电侧干接点常开信号，当开关位置在油机发电侧时端子NO2和端子COM2闭合；端子NO3、端子COM3、端子NC3为市电干接点信号，当市电正常时端子NO3和端子COM3断开，端子NC3闭合，当市电不正常时端子NO3和端子COM3闭合，端子NC3断开，可以作为油机发电控制信号；端子A和端子B为RS485有线通讯单元的差分信号；端子-48V和端子0V为电源处理模块中基站直流-48V输入接口，当市电和油机都没电时，保证自动切换设备本身有电可以在线通讯。
实施例二
如图4所示，本实施例中，提供了一种NB-IOT市电油机自动切换方法，所述自动切换方法使用自动切换设备实现；所述自动切换方法具体为，
S1、当检测模块检测到供电状态变化，无线NB-IOT通讯模块主动向服务器平台上报状态字节数据，所述服务器平台获知市电停电，通知维护人员准备油机现场发电，自动切换设备输出干接点信号启动油机发电；
S2、当自动切换设备满足切换开关条件时，自动切换设备将自动切换到油机发电侧供电输出；当市电正常后，自动切换设备输出干接点信号停止油机发电或者服务器平台通知维护人员停止油机发电并撤离油机。
本实施例中，从附图4中可以获知，当供电状态未发生变化时，MCU模块控制 LED状态指示单元进行正常的LED灯指示，自动切换设备正常进行数据通讯。自动切换设备循环检测供电状态的变化。
当不满足切换条件时，MCU模块控制LED状态指示单元进行正常的LED灯指示，自动切换设备正常进行数据通讯；当满足切换条件时，自动切换设备将自动切换到油机发电侧供电输出，之后MCU模块控制LED状态指示单元进行正常的LED灯指示，自动切换设备正常进行数据通讯。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本发明提供了一种NB-IOT市电油机自动切换设备及方法，自动切换设备能够及时获知基站供电信息数据情况，提高基站供电系统稳定性，异常情况快速处理应对，降低基站油机空载发电时间，节能效果显著，同时助推物联网技术应用和发展。自动切换设备融入了物联网NB-IOT无线通信技术，使得基站供电异常情况数据可以直接快速接入服务器平台，以WEB、APP、微信等互联网技术形式获知这些数据，方便快捷。
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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种NB-IOT市电油机自动切换设备，其特征在于：包括检测模块、电源处理模块、输出模块、通讯模块和MCU模块；所述检测模块与所述MCU模块相连，所述MCU模块与所述输出模块和所述通讯模块相连，所述电源处理模块与所述MUC模块、输出模块和通讯模块相连。
2.根据权利要求1所述的NB-IOT市电油机自动切换设备，其特征在于：所述检测模块包括开关状态检测单元、手动自动检测单元、油机发电C相检测单元和市电三相检测单元，所述开关状态检测单元用于检测自动切换设备的当前电源开关输出状态处于市电侧或油机发电侧；所述手动自动检测单元用于检测设备处于自动切换模式或手动切换模式；所述油机发电C相检测单元用于检测油机发电C相电压数据；所述市电三相检测单元用于检测市电三相电压数据。
3.根据权利要求2所述的NB-IOT市电油机自动切换设备，其特征在于：所述手动自动切换单元为拨码开关，当拨码开关处于自动侧，所述自动切换设备能够自动切换当前电源开关输出状态；自动切换设备自动切换当前电源开关输出状态的具体过程为，当市电侧三相电不正常且油机发电正常时，自动切换设备将自动切换到油机发电侧给基站供电；当市电侧三相电正常时，自动切换设备将自动由油机发电侧切换到市电侧。
4.根据权利要求3所述的NB-IOT市电油机自动切换设备，其特征在于：油机发电C相检测单元包括一路多个第一精密采样电阻，多个第一精密采样电阻同时采集油机发电C相电压值，并根据采集到的油机发电C相电压值均值，综合判断油机发电是否正常；所述市电三相检测单元包括三路多个第二精密采样电阻，三路第二精密采样电阻分别测量市电A、B、C三相电压值，根据各相电压均值综合判断市电侧三相电是否正常。
5.根据权利要求1所述的NB-IOT市电油机自动切换设备，其特征在于：所述通讯模块包括无线NB-IOT通讯单元和有线RS485通讯单元，所述无线NB-IOT通讯单元能够在无宽带网络的情况下将基站供电异常情况和供电转换状态情况传输到服务器平台；所述有线RS485通讯单元用于将自动切换设备与本地设备连接。
6.根据权利要求1所述的NB-IOT市电油机自动切换设备，其特征在于：所述输出模块包括电机控制切换单元、干接点状态输出单元和LED状态指示单元；所述电机控制切换单元由MCU模块根据检测模块输出的数据信息控制自动切换设备的当前电源开关输出状态；所述LED状态指示单元由MCU模块根据检测模块输出的数据信息控制相应别的LED灯亮灭，进而指示市电或油机发电情况和当前输出供电状态；所述干接点状态输出单元由MCU模块根据检测模块输出的数据信息输出自动切换设备的当前供电状态信号。
7.根据权利要求1所述的NB-IOT市电油机自动切换设备，其特征在于：所述电源处理模块用于将市电C相电源、油机发电C相电源和基站直流电源集中处理，处理后为所述MCU模块、所述输出模块和所述通讯模块提供工作电源；所述市电C相电源输出5V，所述油机发电C相电源输出5V，所述基站直流电源输出5V，并将三路5V电源并联输出为所述MCU模块、所述输出模块和所述通讯模块提供工作电源；当市电侧和油机发电侧都停电时，能够仅采用基站直流电源供电，保证自动切换设备与服务器平台之间的正常通信。
8.根据权利要求1所述的NB-IOT市电油机自动切换设备，其特征在于：所述MCU模块用于接收所述检测模块输入的数据信息，并根据该数据信息控制输出模块输出信号、自动切换设备的电源切换以及通讯模块的数据通信。
9.一种NB-IOT市电油机自动切换方法，其特征在于：所述自动切换方法使用上述权利要求1至8任一所述的自动切换设备实现；所述自动切换方法具体为，
S1、当检测模块检测到供电状态变化，无线NB-IOT通讯模块主动向服务器平台上报状态字节数据，所述服务器平台获知市电停电，通知维护人员准备油机现场发电，自动切换设备输出干接点信号启动油机发电；
S2、当自动切换设备满足切换开关条件时，自动切换设备将自动切换到油机发电侧供电输出；当市电正常后，自动切换设备输出干接点信号停止油机发电或者服务器平台通知维护人员停止油机发电并撤离油机。
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