CN114583834A - 一种分布式多功能的配电柜组件适配器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分布式多功能的配电柜组件适配器装置，包括若干与集中控制器隔空通信连接的配电柜组件适配器；每个配电柜组件适配器独立管理一个通道的配电柜组件，所述配电柜组件适配器的通道之间互不连通，所述配电柜组件适配器装置还包括旋转编码开关以及内置的功能复用电路，所述功能复用电路用于实现数字开关量输入与输出功能的切换，一个接口复用两种功能，所述分布式多功能的配电柜组件适配器装置还设有规则任务，基于实时任务指令进行动作或预置的离线规则任务在指定的时间点进行动作。本发明具备故障风险分散能力，各个控制通道需要有独立的运行能力，降低了故障风险影响范围，保障智慧照明系统冗余可靠运行。
Description
技术领域
本发明涉及智慧照明领域，具体涉及一种安装于照明配电柜的分布式多功能的配电柜组件适配器装置。
背景技术
道路照明从传统的人工拉闸控制发展到时控定时控制，再发展到平台统一集中控制，实现了从传统照明演变进化为智慧照明。通过平台统一集中控制可达到精细化管理的作用，可以精细到配电柜内的每一个功能组件，包括空开的状态，接触器的控制与吸合状态，回路的电流，柜门的门禁感应，柜内的水位感应，柜锁的开关与异常状态等等。这些丰富的功能应用一般包含多类的控制终端，包括数字开关量检测、数字开关量输出、电表测量等等，这些控制终端再通过总线的方式与集中控制器进行连接。但是精细化功能应用，也提升了配电柜安装维护操作难度，甚至产生了更多的操作故障风险，这些故障影响程度甚至还远大于传统人工控制，令人质疑智慧照明是否不如传统人工。
配电柜的回路控制为例，目前该领域内的实现方式是一个监控终端或智能空开控制配电柜多个回路，甚至所有回路，当设备核心微控制器出现损坏或监控终端总线故障时，所有回路都会控制失效，大的影响是所有街道的路灯全部灭掉，这将会严重影响到街道的公共交通安全。
显然，这种监控终端严重缺点是故障风险集中，没有冗余能力。对于照明配电柜内部的控制终端装置需具备故障风险分散能力，各个控制通道需要有独立的运行能力，保证一个设备或一个通道损坏，不至于影响到所有街道亮灯和灭灯；在分散风险的同时，还需提升装置运维使用的易安装、易操作性，以及提升装置的功能复用性，以降低装置成本。只有运行冗余可靠、易用、低成本的智能硬件才能使得智慧照明建设可持续发展，替代传统人工。
发明内容
为解决道路照明配电柜侧监控终端故障风险集中造成运行不可靠，安装维护使用复杂，设备装置类型多而建设成本高的技术问题，本发明提供了一种分布式多功能的配电柜组件适配器装置，具有通信故障风险分散能力。
为实现上述目的，本发明实施例提供了如下的技术方案：
第一方面，在本发明提供的一个实施例中，提供了一种分布式多功能的配电柜组件适配器装置，包括若干与集中控制器隔空通信连接的配电柜组件适配器；每个配电柜组件适配器独立管理一个通道的配电柜组件，所述配电柜组件适配器的通道之间互不连通；所述配电柜组件适配器装置还包括旋转编码开关，所述旋转编码开关包括组件类型开关和序号开关，所述组件类型开关用于旋转切换到不同的监控组件类型，所述序号开关用于旋转选择对应的数值，对同类型组件区分不同的通道顺序。
在本发明提供的一些实施例中，配电柜组件适配器与集中控制器均安装于配电柜内，每个配电柜组件适配器均通过2.4GHZ无线电磁波与集中控制器进行隔空无物理总线连接通信。
本发明中为了使得配电柜组件适配器装置具有通信故障风险分散能力，采用2.4G无线通信与集中控制器连接，隔空无物理总线连接通信，故障无互相影响，具有可靠稳定的通信效果，无实体电缆连接，不存在总线相互约束的问题。
在本发明提供的一些实施例中，所述配电柜组件通过独立的通道与各自的配电柜组件适配器连接，配电柜组件适配器之间相互独立。在本发明中，组件适配器之间相互独立，不存在故障风险的强耦合情况。
在本发明提供的一些实施例中，所述分布式多功能的配电柜组件适配器装置还包括内置的功能复用电路，所述功能复用电路用于实现数字开关量输入与输出功能的切换，一个接口复用两种功能。
在本发明提供的一些实施例中，所述功能复用电路包括开关S1，所述开关S1用于将所述功能复用电路切换至工作在数字开关量输出模式或者工作在数字开关量输入模式。
在本发明提供的一些实施例中，所述功能复用电路还包括接口P1、接口P2、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1以及光耦OC1；所述开关S1连接于所述接口P1和接口P2之间，所述开关S1闭合时用于将功能复用电路的工作切换至数字开关量输入模式；所述电容C1连接于所述光耦OC1的发光管上，所述电阻R4与电容C1连接，所述电容C1连接开关S1，所述光耦OC1接收端的集电极连接有电阻R2、电阻R3。
当接口P1和P2接有12V的时候，经过电阻R4限流，电容C1滤波后，将激活光耦OC1内的发光管点亮，光耦OC1接收端的集电极和发射极导通，R2与R3连接节点的电压等效接地，此时DI信号线输出电平0；反之没有12V的时候，会输出电平1。
在本发明提供的一些实施例中，所述功能复用电路还包括电阻R1、二极管D1、三极管Q1以及继电器K1，所述接口P1、接口P2之间连接继电器K1一端，继电器K1另一端连接三极管Q1，所述三极管Q1集电极连接二极管D1，所述三极管Q1基极通过电阻R1连接DO信号线，所述三极管Q1发射极接入电路的电源。
当开关S1拨到A的时候，功能复用电路则工作在数字开关量输出模式，，光耦OC1在任何情况下均不工作，当DO信号线输入电平0时，三极管Q1导通，继电器K1得电吸合，接口P1与P2短路闭合输出；反之DO输出电平1时，接口开路断开输出。
在本发明提供的一些实施例中，所述分布式多功能的配电柜组件适配器装置还设有规则任务，基于实时任务指令进行动作或预置的离线规则任务在指定的时间点进行动作，所述集中控制器用于远程下发规则任务至所有的配电柜组件适配器，各个配电柜组件适配器用于根据对象类型和序号进行接收规则任务。
在本发明提供的一些实施例中，各个配电柜组件适配器还用于根据对象类型和序号进行接收规则任务，检验对象类型、序号是否和本地一致，如果不一致则丢弃任务；若一致则会更新到本地存储，然后回复同步成功。
本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：
本发明具备故障风险分散能力，各个控制通道需要有独立的运行能力，降低了故障风险影响范围，保障智慧照明系统冗余可靠运行。具体包括以下优点：
1、本发明采用分布式的配电柜组件适配器，故障风险独立，各个配电柜组件通道相互独立，故障时不会互相影响；并且在适配器故障的情况下，只需替换故障设备，其他适配器不必更换，具有更换成本低，接线少，维护容易的优点。
2、本发明采用2.4G无线通信技术在配电柜内进行近距离隔空通信，具有高信噪比，零通信故障耦合风险，任一适配器故障通信失效，其他适配器仍可正常通信，在配电柜内通信的可靠性优于传统的有线串行总线通信。
3、本发明通过双旋转编码开关实现设备类型和序号组合实现一机多用，档位旋转操作相比传统的16进制八位拨码开关更为直观，操作更加容易；同时，配电柜组件适配器装置多功能复用，使得产品装置类型单一化，利于量产低成本，同时对于智慧道路照明配电柜的建设成本也具有更低成本。
4、本发明具有功能复用电路，实现配电柜组件适配器的一个接口可以连接数字开关输入量和数字开关输出量，提升产品类别的单一化的同时，以及缩小适配器设备的体积，不仅降低制造成本，还可缩小道路照明配电柜体型，更加美观。
5、本发明的组件适配器具有独立规则任务运行能力，除了实时任务执行之外，即便集中控制器脱机离线、故障，适配器也会根据任务时间点执行动作，进一步降低故障风险影响范围，保障智慧照明系统冗余可靠运行。
本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。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，并不能限制本发明。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的一种分布式多功能的配电柜组件适配器装置的系统控制框图。
图2为本发明一个实施例中分布式多功能的配电柜组件适配器装置中高频信号与距离呈指数关系示意图。
图3为本发明一个实施例中分布式多功能的配电柜组件适配器装置中接触器通过不同的适配器连接的示意图。
图4为本发明一个实施例中分布式多功能的配电柜组件适配器装置中旋转编码开关的结构示意图。
图5为本发明一个实施例中分布式多功能的配电柜组件适配器装置中功能复用电路的电路原理图。
图6为本发明一个实施例中分布式多功能的配电柜组件适配器装置中离线规则任务的流程图。
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，以下结合附图及实施例，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例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明提供的一种分布式多功能的配电柜组件适配器装置的系统控制框图。
参阅图1所示，本发明提供的一种分布式多功能的配电柜组件适配器装置，包括若干与集中控制器隔空通信连接的配电柜组件适配器。每个配电柜组件适配器独立管理一个通道的配电柜组件，所述配电柜组件适配器的通道之间互不连通。
本发明实施例的所述的配电柜组件适配器装置具有通信故障风险分散能力。采用2.4G无线通信集中控制器连接，隔空无物理总线连接通信，故障无互相影响；具有可靠稳定的通信效果。
在本实施例中，配电柜组件适配器与集中控制器均安装于配电柜内，每个配电柜组件适配器均通过2.4GHZ无线电磁波与集中控制器进行隔空无物理总线连接通信，无实体电缆连接，不存在总线相互约束的问题。
参见图2所示，根据自由空间传输损耗公式可以知道，2.4G高频信号与距离呈指数关系，在近距离内功率衰减率高，在6米左右距离即可衰减55dBm，再加上金属柜体衰减，使得无论是柜子外部的干扰信号，还是柜内通信的信号，双向均可大幅度阻断，以至于柜内有极好的信噪比，达到有线通信水平，且配电柜之间互不通信。
因此，传统的配电柜，集中控制器与监控终端采用RS232、RS485、CAN等类型的串行总线进行通信，而串行总线电平转换器件属于易故障元件，总线上只要有一个故障，总线便会瘫痪，集中控制器与任一监控终端均无法通信管理。
本发明所述的配电柜组件适配器装置还具有通道故障风险分散能力。每个适配器独立管理一个通道的配电柜组件，通道故障互不影响。如图3所示，接触器1组件和接触器2组件通过不同的适配器连接，当接触器1的适配器出现故障，接触器2组件依然可以继续使用控制，组件适配器之间相互独立，不存在故障风险的强耦合情况。
而传统的监控终端集成有多个通道的监控接口，允许进行监控多个的配电柜组件，但是一旦该监控终端故障后，那么所有通道的配电柜组件均将失去控制连接。
相比较传统的监控终端，本发明通过通道故障风险分散，将故障影响降到最低，换来更安全可靠的系统；从配电柜施工安装的角度，施工技术员可以减少很多的线缆连接，减低线缆成本，提升布线简洁性，提升安装效率；从运维角度，集成多通道的监控终端一旦故障则需整个全通道更换，而分布式的组件适配器，当一组件控制的设备故障，只需维护替换单个适配器，非常有利于降低智能照明系统的成本，以及高效恢复照明供电。
采用分布式的配电柜组件适配器，故障风险独立，各个配电柜组件通道相互独立，故障时不会互相影响；并且在适配器故障的情况下，只需替换故障设备，其他适配器不必更换，具有更换成本低，接线少，维护容易的优点。
采用2.4G无线通信技术在配电柜内进行近距离隔空通信，具有高信噪比，零通信故障耦合风险，任一适配器故障通信失效，其他适配器仍可正常通信，在配电柜内通信的可靠性优于传统的有线串行总线通信。
参见图4所示，本发明所述的配电柜组件适配器装置设有旋转编码开关，包括组件类型开关和序号开关，可便捷切换适配不同的配电柜组件，实现一款适配器装置适配多种类型的配电柜组件，有助于低成本量产和配电柜低成本维护。
如图3所示，通过组件类型开关可切换到不同的监控组件类型，如接触器、断路器、电能表、电表模块、水位传感器、门磁传感器、电子柜门锁等各类配电柜的组件，然后再通过序号开关旋转选择数值，就可以对同类型组件区分不同的通道顺序，如一个配电柜需控制6个回路开关，那么类型开关则旋转到接触器类型，将序号开关根据回路顺序依次递增，如此便可实现复用的功能。
相比较传统的监控终端而言，传统的监控终端除了需要多个类型设备装置才能连接配电柜各类别组件，还需设置总线地址才可通信。一般采用八位的拨码开关进行地址的设定，等效本发明的序号开关。但是传统的拨码开关采用16进制的方式进行计算拨码，如地址1是0000 0001，地址4是0000 0100，地址16是0001 0000，这对于使用配电柜运维的电工人员而言不够直观，甚至无法理解16进制与二进制之间的转换，总线地址相对于序号更难理解，使得这类的智能硬件难以被维护使用。
因此，本发明通过双旋转编码开关实现设备类型和序号组合实现一机多用，档位旋转操作相比传统的16进制八位拨码开关更为直观，操作更加容易；同时，配电柜组件适配器装置多功能复用，使得产品装置类型单一化，利于量产低成本，同时对于智慧道路照明配电柜的建设成本也具有更低成本。
本发明配电柜组件适配器还可以根据所连接的类型，旋转类型编码开关到对应的适配类型，然后旋转序号开关，对相同类型的组件进行编号，以便于和平台系统同步关联。
参见图5所示，所述分布式多功能的配电柜组件适配器装置还包括内置的功能复用电路，所述功能复用电路用于实现数字开关量输入与输出功能的切换，一个接口复用两种功能。使得适配器具有更灵活的接口，提升单一设备多功能复用，且体积最小化，有效降低装置成本。
所述功能复用电路包括开关S1，所述开关S1用于将所述功能复用电路切换至工作在数字开关量输出模式或者工作在数字开关量输入模式。
所述功能复用电路还包括接口P1、接口P2、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1以及光耦OC1；所述开关S1连接于所述接口P1和接口P2之间，所述开关S1闭合时用于将功能复用电路的工作切换至数字开关量输入模式；所述电容C1连接于所述光耦OC1的发光管上，所述电阻R4与电容C1连接，所述电容C1连接开关S1，所述光耦OC1接收端的集电极连接有电阻R2、电阻R3。
所述功能复用电路还包括电阻R1、二极管D1、三极管Q1以及继电器K1，所述接口P1、接口P2之间连接继电器K1一端，继电器K1另一端连接三极管Q1，所述三极管Q1集电极连接二极管D1，所述三极管Q1基极通过电阻R1连接DO信号线，所述三极管Q1发射极接入电路的电源。
当开关拨到B位置，电路则工作在数字开关量输入模式，当接口P1和P2接有12V的时候，经过电阻R4限流，电容C1滤波后，将激活光耦OC1内的发光管点亮，光耦OC1接收端的集电极和发射极导通，R2与R3连接节点的电压等效接地，此时DI信号线输出电平0；反之没有12V的时候，会输出电平1。当开关S1拨到A的时候，电路则工作在数字开关量输出模式，光耦OC1在任何情况下均不工作，当DO信号线输入电平0时，三极管Q1导通，继电器K1得电吸合，接口P1与P2短路闭合输出；反之DO输出电平1时，接口开路断开输出。
本发明的功能复用电路，实现配电柜组件适配器的一个接口可以连接数字开关输入量和数字开关输出量，提升产品类别的单一化的同时，以及缩小适配器设备的体积，不仅降低制造成本，还可缩小道路照明配电柜体型，更加美观。
所述配电柜组件适配器还设有规则任务，可基于实时任务指令进行动作，或基于预置的离线规则任务，可在指定的时间点进行动作，规避系统异常引起远程命令无法下发到组件适配器，造成严重的影响，达到故障风险冗余分散的作用。
参见图6所示，集中控制器会将远程下发的规则任务至所有的适配器，各个组件适配器会根据对象类型和序号进行接收规则任务，检验对象类型、序号是否和本地一致，如果不一致则丢弃任务；若一致则会更新到本地存储，然后回复同步成功。
本发明的组件适配器装置针对具有独立规则任务运行能力，除了实时任务执行之外，即便集中控制器脱机离线、故障，适配器也会根据任务时间点执行动作，进一步降低故障风险影响范围，保障智慧照明系统冗余可靠运行。
本发明通过远程下发运行规则任务给集中控制器，让集中控制器将各个配电柜组件下发给组件适配器，进行更新运行任务。
在系统通信均正常的情况下，远程下发带有组件类型、组件序号的查询、控制数据指令，各个组件即可响应执行动作及回复信息。
若当系统异常，集中控制器无法接受命令时或下发控制指令，组件适配器将会根据规则时间点执行动作，道路照明可以继续按照预置的规则任务执行开关灯等运行工作。
综上所述，本发明具备故障风险分散能力，各个控制通道需要有独立的运行能力，降低了故障风险影响范围，保障智慧照明系统冗余可靠运行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种分布式多功能的配电柜组件适配器装置，其特征在于，包括若干与集中控制器隔空通信连接的配电柜组件适配器；每个配电柜组件适配器独立管理一个通道的配电柜组件，所述配电柜组件适配器的通道之间互不连通；所述配电柜组件适配器装置还包括旋转编码开关，所述旋转编码开关包括组件类型开关和序号开关，所述组件类型开关用于旋转切换到不同的监控组件类型，所述序号开关用于旋转选择对应的数值，对同类型组件区分不同的通道顺序。
2.如权利要求1所述的分布式多功能的配电柜组件适配器装置，其特征在于，配电柜组件适配器与集中控制器均安装于配电柜内，每个配电柜组件适配器均通过2.4GHZ无线电磁波与集中控制器进行隔空无物理总线连接通信。
3.如权利要求2所述的分布式多功能的配电柜组件适配器装置，其特征在于，所述配电柜组件通过独立的通道与各自的配电柜组件适配器连接，配电柜组件适配器之间相互独立。
4.如权利要求1所述的分布式多功能的配电柜组件适配器装置，其特征在于，所述分布式多功能的配电柜组件适配器装置还包括内置的功能复用电路，所述功能复用电路用于实现数字开关量输入与输出功能的切换，一个接口复用两种功能。
5.如权利要求4所述的分布式多功能的配电柜组件适配器装置，其特征在于，所述功能复用电路包括开关S1，所述开关S1用于将所述功能复用电路切换至工作在数字开关量输出模式或者工作在数字开关量输入模式。
6.如权利要求5所述的分布式多功能的配电柜组件适配器装置，其特征在于，所述功能复用电路还包括接口P1、接口P2、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1以及光耦OC1；所述开关S1连接于所述接口P1和接口P2之间，所述开关S1闭合时用于将功能复用电路的工作切换至数字开关量输入模式；所述电容C1连接于所述光耦OC1的发光管上，所述电阻R4与电容C1连接，所述电容C1连接开关S1，所述光耦OC1接收端的集电极连接有电阻R2、电阻R3。
7.如权利要求6所述的分布式多功能的配电柜组件适配器装置，其特征在于，所述功能复用电路还包括电阻R1、二极管D1、三极管Q1以及继电器K1，所述接口P1、接口P2之间连接继电器K1一端，继电器K1另一端连接三极管Q1，所述三极管Q1集电极连接二极管D1，所述三极管Q1基极通过电阻R1连接DO信号线，所述三极管Q1发射极接入电路的电源。
8.如权利要求1所述的分布式多功能的配电柜组件适配器装置，其特征在于，所述分布式多功能的配电柜组件适配器装置还设有规则任务，基于实时任务指令进行动作或预置的离线规则任务在指定的时间点进行动作，所述集中控制器用于远程下发规则任务至所有的配电柜组件适配器，各个配电柜组件适配器用于根据对象类型和序号进行接收规则任务。
9.如权利要求7所述的分布式多功能的配电柜组件适配器装置，其特征在于，各个配电柜组件适配器还用于根据对象类型和序号进行接收规则任务，检验对象类型、序号是否和本地一致，如果不一致则丢弃任务；若一致则会更新到本地存储，然后回复同步成功。
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Citations (7)
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2022
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