CN113285521B - 一种5g基站差异化备电智能控制设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种5G基站差异化备电智能控制设备，包括状态监测单元、数据采集单元、单片机、执行单元、通信模块和电源转换单元。所述数据采集单元与单片机电连接，用于对分用户的供电信息进行采集，所述状态监测单元与单片机电连接，用于对市电、油机和直流发电单元进行实时监测，所述通信模块与单片机电连接，用于与运维平台相互通信，所述单片机用于数据处理、状态判断、通信处理、远程与本地控制。本发明具有分用户备电控制功能，能够实时监测总输入及各分用户的配电参数与计量功能，根据不同的用户需求进行差异化备电，降低不必要的能源损耗。

Description

一种5G基站差异化备电智能控制设备

技术领域

本发明属于智能备电领域，具体涉及一种5G基站差异化备电智能控制设备。

背景技术

通信基站的供电系统采用交转直开关电源给通信设备供电，当市电停电后，采用蓄电池作为备电电源为各个通信设备备电，同一通信基站不同运营商备电服务需求不一致，备电方案差异性较大，造成基站无法统一备电。同时，5G通信设备的耗电量是4G通信设备的3.5倍，极大缩短蓄电池的备电时长，长时间备电会导致蓄电池过度放电，造成蓄电池不可逆的损害。在特定时间段，绝大部分5G基站接入的通信服务量较低，尤其是偏远地区基站根本没有通信服务接入，而基站的通信设备仍然是全开，造成极大的能源浪费。

目前，5G基站差异化备电多采用智能断路器和延时断路器两种设备。智能断路器通过远程遥控断路器的分合闸实现5G通信设备的供备电；但是该设备需要借助远程管理平台及第三方电量监控系统方可实现差异化备电。延时断路器能够通过本身的互锁装置，在市电停电转为蓄电池供电后，延时控制断路器分闸，实现备电控制功能；但是该设备功能单一，不能监测输入输出电参数，不能区分市电、油机发电的供电状态，不能按照不同运营商备电服务需求进行分用户控制，不能有效的保护蓄电池。上述两种设备本身故障均会影响通信设备的供备电。

发明内容

本发明目的在于提供一种5G基站差异化备电智能控制设备，通过控制DC48V接触器的通断为通信设备供备电，设备具备控制各分用户电路通断、电量监测及状态监测等功能，可依据定时通断、备电时长、备电电压、备电电量、免责时间及油机发电购买情况等条件对通信设备进行供备电，实现5G基站差异化备电智能控制。

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明所采用的技术方案为：

一种5G基站差异化备电智能控制设备，包括状态监测单元、数据采集单元、单片机、执行单元、通信模块和电源转换单元。

所述状态监测单元与单片机电连接，用于对市电输入单元、油机发电单元、直流发电单元进行实时监测，判断接入的市电状态信号、油机状态信号和直流状态信号，并将市电状态信号、油机状态信号和直流状态信号发送至单片机。

所述数据采集单元与单片机电连接，用于对分用户的供电信息进行采集，并将供电信息发送至单片机，所述分用户为移动/电信/联通通信设备，所述供电信息包括各分用户的电流信息、电压信息、电量信息。

所述单片机用于接收第二数模转换模块发送的市电状态信号并判断市电供电状态，当市电断电时，单片机控制执行单元接通备电电路。

所述备电电源通过执行单元与配电单元电连接，所述执行单元用于接收单片机发出的指令并执行相应动作，控制配电单元对通信设备进行供备电。

所述通信模块与单片机电连接，通信模块用于与运维平台相互通信，将设备数据实时发送到运维平台，便于平台的远程监控和管理。

所述工作电源通过电源转换单元对单片机、数据采集单元、通信模块和执行单元进行供电。

进一步的，所述数据采集单元包括电压采集模块和两个霍尔传感器，所述电压采集模块用于采集分用户的备电电压，所述霍尔传感器与分用户一一对应连接，数据采集单元通过第一数模转换模块与单片机电连接，数据采集单元用于对每一户的供电信息进行采集，可以实现分用户备电控制功能，并且能够实时监测总输入及各分用户的配电参数与计量功能，根据不同的用户需求进行差异化备电；人工通过人机交互模块进行时长设定，时钟模块按照5G业务需求设定时间段控制通信设备的供电，降低不必要的能源损耗。

进一步的，所述状态监测单元通过第二数模转换模块与单片机电连接，状态监测单元包括AI监测模块、DI监测模块、输出开关状态监测模块和接触器状态监测模块，所述AI监测模块包括三个交流断电监测传感器，分别用于监测市电输入单元的AI模拟量、油机发电单元的AI模拟量和直流发电单元的AI模拟量，市电输入单元的AI模拟量输出DC5V±0.5V为判断市电正常，输出2.5V±0.5V为判断市电停电，小于0.5V为未接设备或设备故障。所述DI监测模块用于市电三相电源状态监测，三相同时停电则判断为市电停电，否则市电供电正常，当AI监测模块和DI监测模块同时接收到信号，则整个设备功能正常，所述接触器状态监测模块用于监测DC48V接触器的通断，判断供备电路是否通路，所述输出开关状态监测模块通过监测断路器实现对各分路输出的通断状态监测。

进一步的，所述执行单元包括DC48V接触器、DC12V继电器和断路器，所述备电电源通过DC48V接触器和断路器与配电单元电连接，所述单片机通过控制DC12V继电器控制DC48V接触器的通断为通信设备供备电，强弱电完全隔离，系统更加的安全可靠，所述DC48V接触器设有多个，多个DC48V接触器与接入分用户一一对应连接，响应于单片机的执行信号，所述断路器连接在DC48V接触器上，与接入同一个DC48V接触器的分路一一对应，响应单片机的执行信号，每个分用户最多连接八个分路，所述DC48V接触器选用常闭型，在设备出现故障时，不影响通信设备正常工作。设备具有执行单元故障自检功能，可通过设备运行指令和DC48V接触器前后端电压等条件判断执行单元故障，执行单元通过控制DC48V接触器的通断，实现备电电源对分用户的供备电。

进一步的，还包括分别与单片机电连接的人机交互模块、存储单元和时钟模块，所述人机交互模块用于接收由单片机发送的供配电信息并对供配电信息进行显示，所述存储单元用于存储由单片机发送的供电信息，所述时钟模块用于备电计时，可以根据时长进行备电。

进一步的，所述通信模块分别与人机交互模块和运维平台相连接，用于接收人机交互模块和运维平台发出的命令信息，并将命令信息发送至单片机。通信模块包括RS485通信模块和4G模块，可实现RS485通信和4G无线网络两种通信功能，4G模块选用全网通CAT1模组EC200S实现，方便用户使用。

进一步的，所述电源转换单元分别与单片机、数据采集单元和通信模块电连接。电源转换单元具体包括DC48V-DC12V变换器、用于对通信模块供电的DC12V-DC5V变换器、用于对单片机供电的DC12V-DC3.3V变换器、用于霍尔传感器检测电流的DC12V-±12V变换器。

进一步的，在市电停电状态下，通过人机交互模块可以设置备电时长、备电电压或预定电量，通过数据采集模块对各分路供电信息的采集，可以实现电压备电和电量备电，通过时钟模块，可以对分路的备电时长进行设置，实现时长备电。通过三种备电模式，能够根据客户需求设置备电参数，实现满足备电需求后，单片机控制断路器自动断开通信设备，避免蓄电池过度放电，有效的保护蓄电池，延长蓄电池的使用寿命。通过设置数据采集模块，对分路的供电电压进行监测，具有过压、欠压关断保护功能，当供电电压超出设置保护限值后可自动断开后端通信设备，避免通信设备在异常电压下工作造成损坏。数据采集模块对分用户的供电电流进行监测，当检测到分用户过载、短路时，单片机能够自动关断过载或短路分用户的DC48V接触器，提高系统供备电的可靠性。

本发明的有益效果为：

1、本发明具有分用户备电控制功能，能够实时监测总输入及各分用户的配电参数与计量功能，根据不同的用户需求进行差异化备电；设备具有定时关断功能，按照5G业务需求设定时间段控制通信设备的供电，降低不必要的能源损耗。两个霍尔传感器监测分用户的输入电压信号、电流信号、用电参数，实现计量功能，通过运维平台或人机交互模块设置定时参数并通过通信模块将定时参数下发至单片机，单片机控制执行单元进行备电控制。

2、设备具有备电控制功能，在市电停电状态下提供时长备电、电压备电、电量备电三种备电模式，能够根据客户需求设置备电参数，实现满足备电需求后自动断开通信设备，避免蓄电池过度放电，有效的保护蓄电池，延长蓄电池的使用寿命。通过运维平台或人机交互模块设置备电时长并通过通信模块将备电时长下发至单片机，单片机控制执行单元进行备电控制，实现时长备电。通过运维平台或人机交互模块设置备电电压限值并通过通信模块将备电电压限值下发至单片机，单片机控制执行单元进行备电控制，当供电电压大于备电电压限值时，备电线路接通，进行备电，当供电电压小于备电电压限值时，执行单元断开，停止备电，实现电压备电功能。通过运维平台或人机交互模块设置备电电量限值并通过通信模块将备电电量限值下发至单片机，单片机控制执行单元进行备电控制，当电量达到备电电量限值时，单片机控制执行单元断开，停止备电，实现电量备电功能。

3、设备具有过压、欠压关断保护功能，当供电电压超出设置保护限值后可自动断开后端通信设备，避免通信设备在异常电压下工作造成损坏。当数据采集单元检测到供电电压超过保护限值时，单片机控制执行单元断开供备电路。

4、设备具有分用户过载、短路保护功能，能够自动关断过载或短路分用户，提高系统供备电的可靠性。数据采集单元监测到供备电流量超过保护限值时，单品阿基控制执行单元断开供备电路。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中4G模块的电路图；

图3为图1中RS485通信模块的电路图；

图4为图1中DI监测模块的电路图；

图5为图1中DC12V继电器控制电路的电路图；

图6为图1中时钟模块的电路图；

图7为图1中存储模块的电路图；

图8为图1中人机交互模块的电路图；

图9为图1中单片机的电路图；

图10为图1中AI监测模块的电路图；

图11为图1中数据采集单元的电路图；

图12为本发明中电源转换单元的电路图。

具体实施方式

下面结合附图及附图标记对本发明作进一步阐述。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1：

如图1和9所示，一种5G基站差异化备电智能控制设备，包括状态监测单元、数据采集单元、单片机、执行单元、通信模块和电源转换单元。

所述状态监测单元与单片机电连接，用于对市电输入单元、油机发电单元、直流发电单元进行实时监测，判断接入的市电状态信号、油机状态信号和直流状态信号，并将市电状态信号、油机状态信号和直流状态信号发送至单片机。

所述数据采集单元与单片机电连接，用于对分用户的供电信息进行采集，并将供电信息发送至单片机，所述分用户为移动/电信/联通通信设备，所述供电信息包括各分用户的电流信息、电压信息、电量信息。

所述单片机用于接收第二数模转换模块发送的市电状态信号并判断市电供电状态，当市电断电时，单片机控制执行单元接通备电电路。

所述备电电源通过执行单元与配电单元电连接，所述执行单元用于接收单片机发出的指令并执行相应动作，控制配电单元对通信设备进行供备电。

所述通信模块与单片机电连接，用于与运维平台相互通信，将设备数据实时发送到运维平台，便于平台的远程监控和管理。

所述工作电源通过电源转换单元对单片机、数据采集单元、通信模块和执行单元进行供电。

实施例2，在实施例1的基础上，如图11所示：

所述数据采集单元包括电压采集模块和两个霍尔传感器，所述电压采集模块用于采集分用户的备电电压，所述霍尔传感器与分用户一一对应连接。

所述数据采集单元通过第一数模转换模块与单片机电连接，数据采集单元用于对每一户的供电信息进行采集，可以实现分用户备电控制功能，并且能够实时监测总输入及各分用户的配电参数与计量功能，根据不同的用户需求进行差异化备电。

人工通过人机交互模块进行时长设定，时钟模块按照5G业务需求设定时间段控制通信设备的供电，降低不必要的能源损耗。

实施例3，在实施例2的基础上，如图4和10所示：

所述状态监测单元通过第二数模转换模块与单片机电连接，状态监测单元包括AI监测模块、DI监测模块、输出开关状态监测模块和接触器状态监测模块。

所述AI监测模块包括三个交流断电监测传感器，分别用于监测市电输入单元的AI模拟量、油机发电单元的AI模拟量和直流发电单元的AI模拟量。市电输入单元的AI模拟量输出DC5V±0.5V为判断市电正常，输出2.5V±0.5V为判断市电停电，小于0.5V为未接设备或设备故障。

所述DI监测模块用于市电三相电源状态监测，三相同时停电则判断为市电停电，否则市电供电正常，当DI监测模块和AI监测模块同时接收到信号，则整个设备功能正常，所述接触器状态监测模块用于监测DC48V接触器的通断，判断供备电路是否通路，所述输出开关状态监测模块用于监测断路器，实现对各分路输出的通断状态监测。

实施例4，在实施例3的基础上，如图2和3所示：

所述通信模块分别与人机交互模块和运维平台相连接，用于接收人机交互模块和运维平台发出的命令信息，并将命令信息发送至单片机。通信模块包括RS485通信模块和4G模块，可实现RS485通信和4G无线网络两种通信功能，4G模块选用全网通CAT1模组EC200S实现，方便用户使用。

实施例5，在实施例4的基础上，如图5所示：

所述执行单元包括DC48V接触器、DC12V继电器和断路器，所述备电电源通过DC48V接触器和断路器与配电单元电连接。

所述单片机通过控制DC12V继电器控制DC48V接触器的通断为通信设备供备电，强弱电完全隔离，系统更加的安全可靠，所述DC48V接触器设有多个，多个DC48V接触器与接入分用户一一对应连接，响应于单片机的执行信号，所述断路器连接在DC48V接触器上，与接入同一个DC48V接触器的分路一一对应，响应单片机的执行信号。

每个分用户最多连接八个分路，所述DC48V接触器选用常闭型，在设备出现故障时，不影响通信设备正常工作。

设备具有执行单元故障自检功能，可通过设备运行指令和DC48V接触器前后端电压等条件判断执行单元故障，执行单元通过控制DC48V接触器的通断，实现备电电源对分用户的供备电。

实施例6，在实施例5的基础上，如图6、7、8所示：

还包括分别与单片机电连接的人机交互模块、存储单元和时钟模块。

所述人机交互模块用于接收由单片机发送的供配电信息并对供配电信息进行显示。

所述存储单元用于存储由单片机发送的供电信息。

所述时钟模块用于备电计时，可以根据时长进行备电。

实施例7，在实施例6的基础上，如图12所示：

所述电源转换单元分别与单片机、数据采集单元和通信模块电连接。

电源转换单元具体包括DC48V-DC12V变换器、用于对通信模块供电的DC12V-DC5V变换器、用于对单片机供电的DC12V-DC3.3V变换器、用于霍尔传感器检测电流的DC12V-±12V变换器。

本发明不局限于上述可选实施方式，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，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种5G基站差异化备电智能控制设备，其特征在于：包括状态监测单元、数据采集单元、单片机、执行单元、通信模块和电源转换单元；所述状态监测单元与单片机电连接，用于判断接入的市电状态信号、油机状态信号和直流状态信号，并将市电状态信号、油机状态信号和直流状态信号发送至单片机；所述数据采集单元与单片机电连接，用于对分用户的供电信息进行采集，并将供电信息发送至单片机；所述单片机用于接收第二数模转换模块发送的市电状态信号并判断市电供电状态；备电电源通过执行单元与配电单元电连接，所述执行单元用于接收单片机发出的指令并执行相应动作，控制配电单元对通信设备进行供备电；所述通信模块与单片机电连接，通信模块用于与运维平台相互通信；工作电源通过电源转换单元对单片机、数据采集单元、通信模块和执行单元进行供电；

所述数据采集单元通过第一数模转换模块与单片机电连接，数据采集单元用于对每一户的供电信息进行采集；

所述执行单元包括DC48V接触器、DC12V继电器和断路器；所述备电电源通过DC48V接触器和断路器与配电单元电连接，所述单片机通过控制DC12V继电器控制DC48V接触器的通断为通信设备供备电；所述断路器连接在DC48V接触器上，与接入同一个DC48V接触器的分路一一对应，响应单片机的执行信号；

所述状态监测单元通过第二数模转换模块与单片机电连接，状态监测单元包括AI监测模块、DI监测模块、输出开关状态监测模块和接触器状态监测模块；所述AI监测模块包括三个交流断电监测传感器，分别用于监测市电输入单元的AI模拟量、油机发电单元的AI模拟量和直流发电单元的AI模拟量；所述DI监测模块用于市电三相电源状态监测；所述输出开关状态监测模块通过监测断路器实现对各分路输出的通断状态监测；所述接触器状态监测用于对DC48V接触器进行监测；

还包括分别与单片机电连接的人机交互模块、存储单元和时钟模块；所述人机交互模块用于接收由单片机发送的供配电信息并对供配电信息进行显示；

所述存储单元用于存储由单片机发送的供电信息；所述时钟模块用于备电计时；

所述通信模块分别与人机交互模块和运维平台相连接，用于接收人机交互模块和运维平台发出的命令信息，并将命令信息发送至单片机；

所述电源转换单元分别与单片机、数据采集单元和通信模块电连接。