CN113300472A - 一种防爆型电气设备电源管理的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开关于一种防爆型电气设备电源管理的装置和方法。所述装置包括电源管理单元、云服务器、智能网关和终端。电源管理单元用于对防爆型电气设备的电源进行管理；云服务器与电源管理单元相连接，用于存储和分析数据，并且通过网络向电源管理单元发送命令；智能网关用于将所述电源管理单元的数据转发到云服务器；并且终端用于用户经由其查看或设置电源管理单元的数据。从而，根据本公开，除了能够检测电流、监视支路负载情况以及在不打开隔爆壳体门盖的情况下对各供电支路故障复位及通断控制，还能够利用网络技术、云计算技术收集设备(负载)电流、工作状态等数据，并实现设备故障分析、健康诊断。

Description

一种防爆型电气设备电源管理的方法和装置
技术领域
本公开涉及防爆型电气设备，并且尤其涉及用于防爆型电气设备电源管理的方法和装置。
背景技术
在爆炸性环境(如含瓦斯的煤矿、含易燃易爆气体的化工厂等)中使用的电气设备，必须采取特定的措施，防止电火花或热效应点燃周围爆炸性环境。在各种防爆形式(浇封型、本安型和隔爆型等)中，隔爆外壳“d”保护的爆炸性气体环境用电气设备(以下简称隔爆型电气设备)使用最多，如在GB3836.2中定义的，防爆外壳“d”(flameproof enclosure“d”)是电气设备的一种防爆形式，其外壳能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙进入外壳内部的爆炸性混合物在内部爆炸而不损坏，并且不会引起外部由一种、多种气体或蒸汽形成的爆炸性气体环境的点燃。
为了满足“隔爆型电气设备”的要求，隔爆外壳内部是一个相对封闭的空间，隔爆外壳实例如图1所示。
隔爆型电气设备在爆炸性环境运行时隔爆壳体的门盖严禁打开，确实需要打开门盖时，必须断开前级电源并将电容、电感等存储的能量释放。隔爆型电气设备内的断路器或熔断器一旦发生故障，需要打开门盖进行复位断路器或更换熔断器。而隔爆外壳的门盖一般由很多颗螺栓固定，打开门盖费时费力。另外，打开门盖可能造成进水或金属颗粒物进入隔爆壳体内，给电气元件带来短路风险。
图2示出了现有技术中同一个电源连接多个用电设备的隔爆型电气设备的示意图。
如图2所示，电气设备实际使用中，同一个电源下会有很多用电设备，为了防止单个
设备因过流、短路引起该电源下的所有用电设备断电，通常会将电源供电回路分成若干个支路(如图3中有n个支路)，每个支路上设置一个熔断器或断路器(图3中FU1、FU2...FUn等)，电源通过熔断器或断路器分配到用电设备上。而这种方式有两个明显的缺点，一是熔断器熔断或断路器跳闸后对当时的过流程度未知；二是重新送电操作繁琐(熔断器：需要停止前级电源——>打开门盖——>排查故障——>更换熔断器；断路器：需要停止前级电源——>打开门盖——>排查故障——>合闸)。而且，在现有技术中，负载电流、负载工作状态等数据的收集，设备故障的统计，设备健康状况的诊断等等都无法无需人工而自动进行。
发明内容
为了解决上面的技术问题，本发明提供一种防爆型电气设备电源管理的的装置，包括：电源管理单元，用于对防爆型电气设备的电源进行管理；云服务器，与所述电源管理单元相连接，用于存储和分析数据，并且通过网络向所述电源管理单元发送命令；智能网关，用于将所述电源管理单元的数据转发到所述云服务器；以及终端，用于用户经由其查看或设置所述电源管理单元的数据。
在本公开的一个实施例中，所述电源管理单元包括：电源和位于多个用电支路中的多个用电设备组；位于各用电支路中的连接电源和用电设备的多个电子开关；位于电子开关和用电设备组之间的电流传感器，用于检测各用电支路的电流；与所述多个用电设备组连接的信号调理器，用于将电流传感器信号调节到CPU能够处理的范围内，并且用于将控制信号调整到能够打开、断开电子开关的水平；以及分别与所述CPU连接的通信电路、时钟电路和存储器。
在本公开的一个实施例中，所述CPU确定接收到的命令是控制命令还是查询命令，如果确定是查询命令，则返回各用电支路的实时电流值和开关状态，或者返回各用电支路的历史电流值和开关状态；如果确定是控制命令，则设置过流保护值并且控制各用电支路的开关通断。
在本公开的一个实施例中，在确定接收到的命令是查询命令时，所述信号调理器对所述接收到的命令进行信号调理，使得经信号调理的命令能够将电流传感器信号调节到CPU的可处理范围内；并且在确定接收到的命令是控制命令时，所述信号调理器对所述接收到的命令进行信号调理，使得经信号调理的命令能够适合于打开或者断开各用电支路的电子开关。
在本公开的一个实施例中，所述通信电路用于与上位机、PLC的主机以及智能网关进行通信、发送所述实时电流值或历史电流值以及开关状态或者接收所述控制命令；所述时钟电路用于为CPU提供电子日历；并且所述存储器用于存储历史电流数据。
根据本公开的另一方面，提供一种防爆型电气设备电源管理的方法，包括：智能网关和电源管理单元自动组网，智能网关记录为电源管理单元自动分配的地址并且获取电源管理单元的信息；在电源管理单元的信息与地址的对应关系绑定完成后，电源管理单元向云服务器发送上线消息；云服务器接收到消息后，周期性向电源管理单元发送命令，记录来自电源管理单元的数据，并对数据进行分析处理；电源管理单元接收到命令后，执行相应的操作。
在本公开的一个实施例中，电源管理单元接收到命令后，执行相应的操作包括：经由通信电路接收命令；确定接收到的命令是控制命令还是查询命令；如果确定是查询命令，则返回各用电支路的实时电流值和开关状态，或者返回各用电支路的历史电流值和开关状态；如果确定是控制命令，则设置过流保护值并且控制各用电支路的开关通断。
在本公开的一个实施例中，在确定接收到的命令是查询命令时，对所述接收到的命令进行信号调理，使得经信号调理的命令能够将电流传感器信号调节到CPU的可处理范围内；并且在确定接收到的命令是控制命令时，对所述接收到的命令进行信号调理，使得经信号调理的命令能够适合于打开或者断开各用电支路的电子开关。
在本公开的一个实施例中，进一步包括设置通信电路，所述通信电路用于与所述云服务器通信、发送所述实时电流值或历史电流值以及开关状态或者接收所述控制命令。
在本公开的一个实施例中，进一步包括设置时钟电路和存储器电路，所述时钟电路用于为CPU提供电子日历，并且所述存储器用于存储历史电流数据。
根据本公开的技术方案，利用网络技术、云计算技术收集设备和/或负载的电流、工作状态等数据，并实现设备故障分析、健康诊断。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理，并不构成对本公开的不当限定。
图1是通用防爆外壳的示意图；
图2是现有技术中同一个电源连接多个用电设备的隔爆型电气设备用于电源管理的装置方框图。
图3是根据本公开实施例的隔爆型电气设备用于电源管理的装置方框图。
图4是根据本公开实施例的电源管理单元的框图。
图5是根据本公开实施例的电源管理单元的工作流程图。
图6是根据本公开实施例的隔爆型电气设备用于电源管理的方法流程图。
具体实施方式
为了使本领域普通人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
现在参照图3，示出了根据本公开实施例的一种隔爆型电气设备用于电源管理的装置方框图。
在图3中，一种隔爆型电气设备用于电源管理的装置包括电源管理单元、云服务器、智能网关和终端，其中的电源管理单元用于对防爆型电气设备的电源进行管理；云服务器与所述电源管理单元相连接，用于存储和分析数据，并且通过网络向所述电源管理单元发送命令；智能网关用于将所述电源管理单元的数据转发到所述云服务器；并且终端用于用户经由其查看或设置所述电源管理单元的数据。
对设备故障分析统计时，提供的样本数量越大，所得到的统计结果越准确，将单个设备的数据上传到云端服务器，在云端收集到一定数量级的数据后分析同类设备的数据。
下面参照图4来详细描述根据本公开的电源管理单元的方框图。
在一个示例中，图4示出的电源管理单元除了包括电源和位于各用电支路上的用电设备组之外，还包括电子开关位于所述电源和所述用电设备组之间的电子开关和电流传感器，所述电子开关表示为K1、K2...Kn，用于接通或断开各用电支路，所述电流传感器用于检测各用电支路的电流。另外，各用电支路上的各用电设备组连接到信号调理器，该信号调理器具有如下两个作用：一是将电流传感器信号调节到CPU可处理的范围内，二是调整控制信号以使其能够打开、关断电子开关。所述装置还包括与CPU相连接的通信电路、时钟电路和存储器，所述通信电路用于与其它主机(如上位机、PLC等)以及智能网关进行通信、发送状态信息并且接收控制命令；所述时钟电路用于为CPU提供电子日历；并且所述存储器用于存储各用电支路的历史电流数据。
根据本公开的实施例，应用传感、计算机及网络技术，对所有负载的电流进行实时监测，利用监测电流值可以实现以下功能，一是根据反时限曲线对各支路进行过流保护；二是可以在不打开门盖的情况下进行复位，实现故障支路重新送电；三是对各支路的用电情况进行监测记录，根据数据记录的负载变化情况进行有针对性的负载调整，或故障与判断；四是利用云端服务，配合相应软件，完成负载电流、负载工作状态等数据的收集，设备故障的统计，设备健康状况的诊断。
图5是根据本公开实施例的电源管理单元的操作流程图。
参照图5，在装置上电后，对命令进行读取，即，通过通信接口接收命令。接着，CPU对接收到的命令进行判断，确定该接收到的命令是查询命令还是控制命令。如果确定为查询命令，则各用电支路上的电流传感器将实时检测到的电流值以及各开关的状态(打开、关断)经由信号调理器传送给CPU，并且进一步传输给外部主机；或者，该装置将存储在存储器中的历史电流数据以及开关的状态(打开、关断)传输给外部主机。另外，如果确定接收到的命令为控制命令，则该装置设置过流保护值并且控制开关通断。
图6示出了根据本公开实施例的隔爆型电气设备用于电源管理的方法流程图。
参照图6，首先，智能网关和电源管理单元自动组网，智能网关记录为电源管理单元自动分配的地址并且获取电源管理单元的信息；其次，在电源管理单元的信息与地址的对应关系绑定完成后，电源管理单元向云服务器发送上线消息；接着，云服务器接收到消息后，周期性向电源管理单元发送命令，记录来自电源管理单元的数据，并对数据进行分析处理；最后，电源管理单元接收到命令后，执行相应的操作。
根据本公开的装置和方法对各用电支路的电流进行监测，根据设定参数实现过流保护；监视记录各支路负载情况，并发送给控制主机，为故障分析、负载平衡提供有用数据；在不打开隔爆壳体门盖的情况下，实现各供电支路故障复位及通断控制功能；利用网络技术、云计算技术收集设备(负载)电流、工作状态等数据，并实现设备故障分析、健康诊断。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
在本公开的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本公开中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实时或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任意一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本公开中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种防爆型电气设备电源管理的装置，包括：
电源管理单元，用于对防爆型电气设备的电源进行管理；
云服务器，与所述电源管理单元相连接，用于存储和分析数据，并且通过网络向所述电源管理单元发送命令；
智能网关，用于将所述电源管理单元的数据转发到所述云服务器；以及
终端，用于用户经由其查看或设置所述电源管理单元的数据。
2.根据权利要求1所述的一种防爆型电气设备电源管理的装置，其中，所述电源管理单元包括：
电源和位于多个用电支路中的多个用电设备组；
位于各用电支路中的连接电源和用电设备的多个电子开关；
位于电子开关和用电设备组之间的电流传感器，用于检测各用电支路的电流；
与所述多个用电设备组连接的信号调理器，用于将电流传感器信号调节到CPU能够处理的范围内，并且用于将控制信号调整到能够打开、断开电子开关的水平；以及
分别与所述CPU连接的通信电路、时钟电路和存储器。
3.根据权利要求1所述的一种防爆型电气设备电源管理的装置，其中，
所述CPU确定接收到的命令是控制命令还是查询命令，如果确定是查询命令，则返回各用电支路的实时电流值和开关状态，或者返回各用电支路的历史电流值和开关状态；
如果确定是控制命令，则设置过流保护值并且控制各用电支路的开关通断。
4.根据权利要求3所述的一种防爆型电气设备电源管理的装置，其中，
在确定接收到的命令是查询命令时，所述信号调理器对所述接收到的命令进行信号调理，使得经信号调理的命令能够将电流传感器信号调节到CPU的可处理范围内；并且
在确定接收到的命令是控制命令时，所述信号调理器对所述接收到的命令进行信号调理，使得经信号调理的命令能够适合于打开或者断开各用电支路的电子开关。
5.根据权利要求2所述的一种防爆型电气设备电源管理的装置，其中，
所述通信电路用于与上位机、PLC的主机以及智能网关进行通信、发送所述实时电流值或历史电流值以及开关状态或者接收所述控制命令；所述时钟电路用于为CPU提供电子日历；并且所述存储器用于存储历史电流数据。
6.一种防爆型电气设备电源管理的方法，包括：
智能网关和电源管理单元自动组网，智能网关记录为电源管理单元自动分配的地址并且获取电源管理单元的信息；
在电源管理单元的信息与地址的对应关系绑定完成后，电源管理单元向云服务器发送上线消息；
云服务器接收到消息后，周期性向电源管理单元发送命令，记录来自电源管理单元的数据，并对数据进行分析处理；
电源管理单元接收到命令后，执行相应的操作。
7.根据权利要求6所述的一种防爆型电气设备电源管理的方法，其中，电源管理单元接收到命令后，执行相应的操作包括：
经由通信电路接收命令；
确定接收到的命令是控制命令还是查询命令；
如果确定是查询命令，则返回各用电支路的实时电流值和开关状态，或者返回各用电支路的历史电流值和开关状态；
如果确定是控制命令，则设置过流保护值并且控制各用电支路的开关通断。
8.根据权利要求6所述的一种防爆型电气设备电源管理的方法，其中：
在确定接收到的命令是查询命令时，对所述接收到的命令进行信号调理，使得经信号调理的命令能够将电流传感器信号调节到CPU的可处理范围内；并且
在确定接收到的命令是控制命令时，对所述接收到的命令进行信号调理，使得经信号调理的命令能够适合于打开或者断开各用电支路的电子开关。
9.根据权利要求6所述的一种防爆型电气设备电源管理的方法，进一步包括：
设置通信电路，所述通信电路用于与所述云服务器通信、发送所述实时电流值或历史电流值以及开关状态或者接收所述控制命令。
10.根据权利要求6所述的一种防爆型电气设备电源管理的方法，进一步包括：
设置时钟电路和存储器电路，所述时钟电路用于为CPU提供电子日历，并且所述存储器用于存储历史电流数据。
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