CN113690851B - 一种通讯基站电源保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通讯基站电源保护装置，涉及电源保护控制技术领域，包括：外部环境检测模块，雷击保护模块，主控制模块，逻辑运算模块，电源保护模块，程控通信模块；所述外部环境检测模块用于检测通讯基站电源外部环境数据，雷击保护模块用于预防雷击和过压，主控制模块用于接收电压信号、处理并输出数据信号和输出控制信号与报警信号，逻辑运算模块用于进行逻辑运算，电源保护模块用于控制电源切换，程控通信模块用于与用户终端交互。本发明通讯基站电源保护装置通过检测通讯基站电源外部环境，保护电源的安全，避免电源带来的危险，还采取了雷击保护，预防瞬间高压脉冲带来的危害，并且在保护电源的同时，维持通讯基站的运行。

Description

一种通讯基站电源保护装置
技术领域
本发明涉及电源保护控制技术领域，具体是一种通讯基站电源保护装置。
背景技术
随着时代的不断发展，通讯基站的重要性越来越明显，对于通讯基站的正常运行工作而言，确保通讯基站电源安全可靠供电是非常重要的，通讯基站电源是整个通讯网络的生命线，在通讯系统中具有极其重要的地位，一旦电源出现问题，轻则导致整个通讯系统瘫痪，重则发生火灾事故；但是目前市面上，大都通讯基站电源都采用相线保护、过压和欠压保护、三相电压不平衡保护，检测并显示三相电源线电压值，通过报警的方式对电源进行保护，如果工作人员处理不及时将导致设备进一步的损坏且无法保证在通讯基站不断电的情况下对电源实施保护，并且现有通讯基站电源保护装置对通讯基站电源的外部环境和雷击的检测较少，采用传统的RS485实现通信功能，通信的距离有限且精度不高。
发明内容
本发明实施例提供一种通讯基站电源保护装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
依据本发明实施例中，提供一种通讯基站电源保护装置，该通讯基站电源保护装置包括：外部环境检测模块，雷击保护模块，主控制模块，逻辑运算模块，电源保护模块，程控通信模块；
所述外部环境检测模块，用于检测通讯基站电源外部的温度湿度和气体浓度数据；
所述雷击保护模块，用于预防通讯基站电源受到雷电攻击；
所述主控制模块，用于接收雷击保护模块和所述外部环境检测模块输出的电压信号，用于将接收的电压信号进行处理并输出数据信号，用于输出控制信号和报警信号；
所述逻辑运算模块，用于接收所述主控制模块输出的控制信号并输出控制信号；
所述电源保护模块，用于接收所述逻辑运算模块输出的控制信号并控制电源切换；
所述程控通信模块，用于将所述主控制模块输出的数据信号传输给用户终端；
所述报警模块，用于接收所述主控制模块输出的报警信号并发出声光报警。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通讯基站电源保护装置通过对通讯基站电源温度、湿度和气体浓度进行检测，避免电源出现过热、燃烧或者潮湿泄漏的发生，保护了电源的安全，避免电源带来的危险，还采取了防雷击保护，预防电源过压的同时避免瞬间高压脉冲对电源系统的损坏，并且在主电源出现问题断开时，通讯基站电源保护装置会自动切换电源，在保护电源的同时，维持通讯基站的运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实例提供的通讯基站电源保护装置的原理方框示意图。
图2为本发明实例提供的外部环境检测模块方框示意图。
图3为本发明实例提供的外部环境检测模块电路图。
图4为本发明实例提供的雷击保护模块电路图。
图5为本发明实例提供的逻辑运算模块和电源保护模块电路图。
图6为本发明实例提供的程控通信模块电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：参见图1，本发明实施例提供一种通讯基站电源保护装置，该通讯基站电源保护装置包括外部环境检测模块1，雷击保护模块2，主控制模块3，逻辑运算模块4，电源保护模块5，程控通信模块6，报警模块7；
具体地，外部环境检测模块1，用于检测通讯基站电源外部的温度湿度和气体浓度数据；所述外部环境检测模块1连接主控制模块3的第一端、第二端和第三端；
雷击保护模块2，用于预防通讯基站电源受到雷电攻击；所述雷击保护模块2连接电源保护模块5的第二端；
主控制模块3，用于接收雷击保护模块2和所述外部环境检测模块1输出的电压信号，用于将接收的电压信号进行处理并输出数据信号和控制信号，用于输出报警信号和控制信号；所述主控制模块3的第四端连接逻辑运算模块4的第一端；
逻辑运算模块4，用于接收所述主控制模块3输出的控制信号并输出电源切换信号；所述逻辑运算模块4的第二端连接电源保护模块5的第一端；
电源保护模块5，用于接收所述逻辑运算模块4输出的电源切换信号并控制电源切换；
程控通信模块6，用于将所述主控制模块3输出的数据信号传输给用户终端；所述程控通信模块6连接主控制模块3的第五端；
报警模块7，用于接收所述主控制模块3输出的报警信号并发出声光报警；所述报警模块7连接主控制模块3的第六端。
在具体实施例中，上述外部环境检测模块1可采用温度传感器对通讯基站电源进行温度检测，还可采用湿度传感器U3检测通讯基站电源的湿度，气体传感器U4检测通讯基站电源是否泄漏或者燃烧，避免了外部环境对通讯基站电源的影响，并且实时检测通讯基站电源工作时的状态，提高通讯基站电源的安全性能；上述雷击保护模块2可采用雷电过压保护、非雷电过压保护一体化的方式对通讯基站电源进行有效的保护，有雷击时进行雷击保护，无雷击时可对实现通讯基站电源的过电压保护，还可采用三级过压保护电路的方式对电源进行防雷击保护；上述主控制模块3可采用MCU（Micro controller Unit，单片机）或者CPU（central processing unit，中央处理器）控制数据的接收处理与传输；上述逻辑运算模块4可采用只要输入端一路为1，输出便为1 的逻辑运算电路控制所述电源保护模块5的工作；上述电源保护模块5可采用切换开关的控制方式，在通讯基站电源出现故障时切换至备用电源V2，停止通讯基站电源工作的同时，避免通讯基站停止工作；上述程控通信模块6可采用ZIGBEE通信和GPRS通信结合的方式实现远距离的无线通信；上述报警模块7采用声光报警器的方式进行报警，在此不做赘述。
实施例2：在实施例1的基础上，请参阅图2、图3、图4和图5，在本发明所述的通讯基站电源保护装置的一个具体实施例中，所述外部环境检测模块1包括温度检测单元101、湿度检测单元102、气体检测单元103和信号调理单元104；
具体地，温度检测单元101，用于检测通讯基站电源外部的温度并输出电压信号；
湿度检测单元102，用于检测通讯基站电源的湿度并输出电压信号；
气体检测单元103，用于检测通讯基站电源的气体浓度红输出电压信号；
信号调理单元104，用于接收所述温度检测单元101输出的电压信号并传输数据；所述温度检测单元101连接信号调理单元104的第一端，湿度检测单元102连接主控制模块3的第二端，气体检测单元103连接主控制模块3第三端，信号调理单元104的第二端连接主控制模块3的第一端。
进一步地，所述温度检测单元101包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一热电阻Q1、第二热电阻Q2和第三热电阻Q3；
具体地，第一电阻R1的第一端连接第二电阻R2的第一端和第三电阻R3的第一端，第一电阻R1的第二端连接第一热电阻Q1、第一电容C1、第二热电阻Q2、第二电容C2、第二电阻R2的第二端、第三热电阻Q3、第三电容C3的第一端和第三电阻R3的第二端，第一热电阻Q1的另一端连接第一电容C1的另一端、第二热电阻Q2的另一端、第二电容C2的另一端、第三热电阻Q3的另一端和第三电容C3的第二端。
进一步地，所述湿度检测单元102包括湿度传感器U3；所述气体检测单元103包括气体传感器U4；所述主控制模块3包括第一控制器U1；
具体地，湿度传感器连接第一控制器U1的第二IO端，气体传感器U4连接第一控制器U1的第三IO端。
进一步地，所述信号调理单元104包括第一管理芯片J1、第四电阻R4、变压器W1、第五电阻R5、第二管理芯片J2和第一电源+5V；
具体地，第一管理芯片J1的第一端连接第一电阻R1的第一端，第一管理芯片J1的第二端连接第一电阻R1的第二端，第一管理芯片J1的第三端连接第二电阻R2的第二端，第一管理芯片J1的第四端连接第三电容C3的第一端，第一管理芯片J1的第五端和第六端连接第三电容C3的第二端，第一管理芯片J1的第七端连接第四电阻R4和变压器W1的第一端，第一管理芯片J1的第八端连接第四电阻R4的另一端和变压器W1的第二端，变压器W1的第三端连接第五电阻R5和第二管理芯片J2的第一端，变压器W1的第四端连接第五电阻R5的另一端和第二管理芯片J2的第二端。
进一步地，所述信号调理单元104还包括隔离芯片U2；
具体地，第一管理芯片J1的SPI通信接口通过隔离芯片U2连接所述第一控制器U1的SPI通信接口。
进一步地，所述雷击保护模块2包括充气电涌放电器H1、第一开关S1、第一熔断器F1、第一压敏电阻RV1、第一指示灯LED1、第八电阻R8、第一电感L1、第二熔断器F2、第二压敏电阻RV2、第二指示灯LED2和第九电阻R9；
具体地，第一开关S1连接第一熔断器F1和第一电感L1的第一端，第一开关S1的另一端通过充气放大器接地，第一熔断器F1的另一端连接第一压敏电阻RV1和第一指示灯LED1的阳极，第一指示灯LED1的阴极通过第八电阻R8接地和第一压敏电阻RV1的另一端，第一电感L1的第二端通过第二熔断器F2连接第二指示灯LED2的阳极和第二压敏电阻RV2，第二指示灯LED2的阴极通过第九电阻R9连接地端进而第二压敏电阻RV2的另一端和地端。
进一步地，所述逻辑运算模块4包括逻辑运算器U5；所述电源保护模块5包括第六电阻R6、第七电阻R7、第一二极管D1、第一开关管M1、第二二极管D2、继电器K、继电器触点K-1、开关电源V1、备用电源V2和用电设备V3；
具体地，逻辑运算器U5的第一端连接第一控制器U1的第四IO端，逻辑运算器U5的第三端连接第六电阻R6和第一二极管D1的阴极，第一二极管D1的阳极连接第六电阻R6的另一端、第七电阻R7和第一开关管M1的栅极，第一开关管M1的源极连接第七电阻R7的另一端和地端，第一开关管M1的漏极连接第二二极管D2的阳极和继电器K，继电器K的另一端和第二二极管D2的阴极连接第一电源+5V，继电器触点K-1的第一不动端连接开关电源V1，继电器触点K-1的第二端连接备用电源V2，继电器K的动端连接用电设备V3。
在具体实施例中，上述温度检测单元101可采用温度传感器检测通讯基站电源的温度；上述湿度检测单元102可选用湿度传感器检测通讯基站电源的湿度；上述气体检测单元103可选用湿度传感器检测通讯基站电源的湿度；上述信号调理单元104可选用电压检测的方式处理上述温度检测单元101输出的电压信号；上述第一管理芯片J1和第二管理芯片J2可采用LTC6811电压检测芯片，通过通用的IO（IN/OUT，输入/输出）端，可将外部传感器测量值多路转换至电压采样系统，通过堆叠式架构可以把第一管理芯片J1、第二管理芯片J2或者多个采样芯片串接；上述第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3进行旁路处理，提供阻抗通路，消除温度检测时，高频的干扰，提高采样精度；上述隔离芯片U2可采用SI8441数字隔离器将第一管理芯片J1和第一控制器U1进行隔离；上述逻辑运算器U5可选用或门的逻辑运算电路，只要第一控制器U1输出“1”信号或者通讯基站输出“1”信号，逻辑运算器U5便控制电源保护模块5进行电源的切换，保护电源的同时，避免通讯基站停工；上述第一开关管M1可选用MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金氧半场效晶体管）控制继电器K的工作，实现电源的切换；上述第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2组成两级保护，在出现非雷电过压时，通过两级过电压保护可以使过电压得到有效的限制，当过电压时间过长时，两级保护中的两级压敏电阻串联的熔断器将熔断，出现雷电过压时，会通过充气电涌放电器H1进行第一次削减，再利用两级保护进行保护。
实施例3：在实施例1的基础上，请参阅图6，所述程控通信模块6包括第一通信芯片U6，第二通信芯片U7、协调器U8、第三通信芯片U9和用户终端601；
所述第一通信芯片U6的SPI通信串口连接所述第一控制器U1的另一SPI通信串口，第一通信芯片U6通过射频与第二通信芯片U7进行无线连接；第二通信芯片U7的信号输出端通过协调器U8连接第三通信芯片U9的接收端，第三通信芯片U9的发送端通过网络无线连接用户终端601。
在具体实施例中，上述第一通信芯片U6和第二通信芯片U7可选用CC2530芯片，其中第一通信芯片U6作为终端节点接收采集到的数据，第二通信芯片U7作为协调节点，接收第一通信芯片U6发送的数据；上述协调器U8可采用MAX232芯片，进行电平转换保证第二通信芯片U7和第三通信芯片U9的电平匹配，即可实现与监控服务器的数据通信，向监控服务器发送网络采集的数据；上述第三通信芯片U9可采用GTM900-C芯片，通过GPRS（Generalpacket radio service，通用无线分组业务）网络，获得网络运营商动态分配的IP（Internet Protocol，网际互连协议）地址，并与用户终端601建立有效连接，实现远程的监控。
在本发明具体实施例中，通过外部环境检模块检测通讯基站电源的温度、湿度和气体浓度，检测的信号由主控制模块3进行接收并存储处理，当温度、湿度和气体浓度任意一项的指标超出设定值，主控制模块3便会控制报警模块7进行声光报警，并通过逻辑运算模块4进行逻辑运算，控制电源保护模块5进行电源切换，停止通讯基站电源工作，并且在通讯基站电源的输出处都设有雷击保护模块2，避免雷击或者非雷击过电压对设备的损坏，并且通过程控通信模块6可远程将主控制模块3采集的数据无线传输给用户终端601，用户终端601也可通过对主控制模块3发出控制信号控制通讯基站电源的切换功能；其中逻辑运算模块4通过或门的逻辑运算电路与通讯基站共同控制电源的切换，保护通讯基站电源的同时，避免了通讯基站的停工，程控通信模块6中，通过ZIGBEE网络和GPRS网络交互实现数据的远距离通信。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种通讯基站电源保护装置，其特征在于：
该通讯基站电源保护装置包括：外部环境检测模块，雷击保护模块，主控制模块，逻辑运算模块，电源保护模块，程控通信模块，报警模块；
所述外部环境检测模块，用于检测通讯基站电源外部的温度湿度和气体浓度数据；
所述雷击保护模块，用于预防通讯基站电源受到雷电攻击，通过雷电过压保护、非雷电过压保护一体化的方式对通讯基站电源进行有效的保护，有雷击时进行雷击保护，无雷击时可对实现通讯基站电源的过电压保护；
所述主控制模块，用于接收雷击保护模块和所述外部环境检测模块输出的电压信号，用于将接收的电压信号进行处理并输出数据信号，用于输出报警信号和控制信号；
所述逻辑运算模块，用于接收所述主控制模块输出的控制信号并输出电源切换信号，用于与通讯基站共同控制电源的切换；
所述电源保护模块，用于接收所述逻辑运算模块输出的电源切换信号并控制电源切换；
所述程控通信模块，用于将所述主控制模块输出的数据信号传输给用户终端；
所述报警模块，用于接收所述主控制模块输出的报警信号并发出声光报警；
所述雷击保护模块包括充气电涌放电器、第一开关、第一熔断器、第一压敏电阻、第一指示灯、第八电阻、第一电感、第二熔断器、第二压敏电阻、第二指示灯和第九电阻；
所述第一开关连接第一熔断器和第一电感的第一端，第一开关的另一端通过充气放大器接地，第一熔断器的另一端连接第一压敏电阻和第一指示灯的阳极，第一指示灯的阴极通过第八电阻接地和第一压敏电阻的另一端，第一电感的第二端通过第二熔断器连接第二指示灯的阳极和第二压敏电阻，第二指示灯的阴极通过第九电阻连接地端进而第二压敏电阻的另一端和地端。
2.根据权利要求1所述的一种通讯基站电源保护装置，其特征在于，所述外部环境检测模块包括温度检测单元、湿度检测单元、气体检测单元和信号调理单元；
所述温度检测单元，用于检测通讯基站电源外部的温度并输出电压信号；
所述湿度检测单元，用于检测通讯基站电源的湿度并输出电压信号；
所述气体检测单元，用于检测通讯基站电源的气体浓度红输出电压信号；
所述信号调理单元，用于接收所述温度检测单元输出的电压信号并传输数据；
所述温度检测单元连接信号调理模块的第一端，湿度检测单元连接主控制模块的第二端，气体检测单元连接主控制模块第三端，信号调理单元的第二端连接主控制模块的第一端。
3.根据权利要求2所述的一种通讯基站电源保护装置，其特征在于，所述温度检测单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一热电阻、第二热电阻和第三热电阻；
所述第一电阻的第一端连接第二电阻的第一端和第三电阻的第一端，第一电阻的第二端连接第一热电阻、第一电容、第二热电阻、第二电容、第二电阻的第二端、第三热电阻、第三电容的第一端和第三电阻的第二端，第一热电阻的另一端连接第一电容的另一端、第二热电阻的另一端、第二电容的另一端、第三热电阻的另一端和第三电容的第二端。
4.根据权利要求3所述的一种通讯基站电源保护装置，其特征在于，所述湿度检测单元包括湿度传感器；所述气体检测单元包括气体传感器；所述主控制模块包括第一控制器；
所述湿度传感器连接第一控制器的第二IO端，气体传感器连接第一控制器的第三IO端。
5.根据权利要求4所述的一种通讯基站电源保护装置，其特征在于，所述信号调理模块包括第一管理芯片、第四电阻、变压器、第五电阻、第二管理芯片和第一电源；
所述第一管理芯片的第一端连接第一电阻的第一端，第一管理芯片的第二端连接第一电阻的第二端，第一管理芯片的第三端连接第二电阻的第二端，第一管理芯片的第四端连接第三电容的第一端，第一管理芯片的第五端和第六端连接第三电容的第二端，第一管理芯片的第七端连接第四电阻和变压器的第一端，第一管理芯片的第八端连接第四电阻的另一端和变压器的第二端，变压器的第三端连接第五电阻和第二管理芯片的第一端，变压器的第四端连接第五电阻的另一端和第二管理芯片的第二端。
6.根据权利要求5所述的一种通讯基站电源保护装置，其特征在于，所述信号调理模块还包括隔离芯片；
所述第一管理芯片的SPI通信接口通过隔离芯片连接所述第一控制器的SPI通信接口。
7.根据权利要求4所述的一种通讯基站电源保护装置，其特征在于，所述逻辑运算模块包括逻辑运算器；所述电源保护模块包括第六电阻、第七电阻、第一二极管、第一开关管、第二二极管、继电器、继电器触点、开关电源、备用电源和用电设备；
所述逻辑运算器的第一端连接第一控制器的第四IO端，逻辑运算器的第三端连接第六电阻和第一二极管的阴极，第一二极管的阳极连接第六电阻的另一端、第七电阻和第一开关管的栅极，第一开关管的源极连接第七电阻的另一端和地端，第一开关管的漏极连接第二二极管的阳极和继电器，继电器的另一端和第二二极管的阴极连接第一电源，继电器触点的第一不动端连接开关电源，继电器触点的第二端连接备用电源，继电器的动端连接用电设备。
8.根据权利要求4所述的一种通讯基站电源保护装置，其特征在于，所述程控通信模块包括第一通信芯片，第二通信芯片、协调器、第三通信芯片和用户终端；
所述第一通信芯片的SPI通信串口连接所述第一控制器的另一SPI通信串口，第一通信芯片通过射频与第二通信芯片进行无线连接；第二通信芯片的信号输出端通过协调器连接第三通信芯片的接收端，第三通信芯片的发送端通过网络无线连接用户终端。
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