CN115296402A - 一种配电箱低损耗配电的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电箱低损耗配电的方法，其属于配电箱的技术领域，其首先设有主控模块、电源单元、电参数采集单元、温度控制单元、开箱检测单元以及通信单元；其中，主控模块由电源单元供电，并且，主控模块分别连接电参数采集单元、温度控制单元、开箱检测单元以及通信单元；用户终端通过云平台与NB‑IoT DTU连接，NB‑IoT DTU通过通信单元与主控模块连接；并且，用户终端可以通过NB‑IoT DTU进而实时地监控配电箱所设有的主控模块。从而，配电箱可以准确获取其运行状态、电压数据、电流数据以及工作温度等实时信息，并将该信息实时上传至云平台，然后，可以由用户实时远程操控或由配电箱自主执行低功耗程序。因此，本发明解决了现有配电箱配电损耗高的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及配电箱的技术领域，特别是涉及一种配电箱低损耗配电的方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展，社会对安全、高效且节能的用电要求日益提高。国家电网加大对配电网建设的投入，将更多新技术和新方法应用于配电网的智能化建设，配电网的智能化一步步深入到电厂、变电站和配电房，甚至小到配电箱的智能化。传统的配电箱主要用于用电设备的控制、配电，和保护线路的过载、短路、漏电。基于此，中国专利CN103280707B公开了一种光电警示节能配电箱，其箱门铰接在箱体上，箱体上设有220V火线引入端和零线引入端。箱体内安装有声光警示电路，该电路由4.8V充电电池供电，同时又采用6V直流电源作为充电电池的充电电源，该电路由时钟芯片、功率放大器、多谐振荡器、音响集成块以及发光二极管等组成。同时，火线引入端上并联有多条分支线路，每条分支线路上顺次串接有一个空气开关和一条用作供钳形电流表测量的弧形线。在上述所公开的一种光电警示节能配电箱中，其通过声光预警方式直观显示每一办公单元的用电情况，监管方便于通过钳形电流表及时监测每一办公单元的用电数据，具有合理用电、节约用电、方便监管、方便用电方与监管方沟通等特点。
然而，上述所公开的一种光电警示节能配电箱还存在无法低损耗配电的技术问题。具体的，上述的一种光电警示节能配电箱首先通过对每一办公用电单元，如每一办公室分别供电，且在供电回路上设置一弧形线，方便使用钳形电流表随时监测该办公室的用量情况；然后，再通过声光预警的方式直观显示每一办公单元的用电情况；接着，其还设置留言箱便于用电方与监管方的对话，适时解决用电问题；此外，其还采用充电电池作为直流工作电源，同时辅以市电整流后的直流电源对充电电池进行充电，既保证直流工作电源的不间断，同时，具有节能效果。但是，上述所公开的一种光电警示节能配电箱在实际的应用中，管理人员无法与配电箱进行实时互动以及实现远程的控制。由于当前安卓设备的普及，也对配电箱的远程便捷操纵提出了新的要求。用户对智能用电的呼声越来越高，逐渐进入人们生活的智能用电技术也受到了广泛的关注和重视。良好的配电箱智能监控系统应包括电能采集计量、远程监控以及友好的用户界面等功能；并需要具备低损耗节能配电的方法。
发明内容
基于此，有必要针对如何解决现有配电箱配电损耗高的技术问题，提供一种配电箱低损耗配电的方法。
一种配电箱低损耗配电的方法，其包括如下步骤：
S1：配电箱的主控模块由电源单元供电，并且，主控模块分别连接电参数采集单元、温度控制单元、开箱检测单元以及通信单元；用户终端通过云平台与NB-IoT DTU连接，NB-IoT DTU通过通信单元与主控模块连接；
S2：主控模块先对通讯单元处NB-IoT DTU所传递的信息进行识别，并判断是否需要控制电源单元断电，若是，则控制电源单元断电；若否，则继续进行下一步骤；
S3：主控模块继续判断是否需要更新实时数据，若是，则继续进行下一步骤；若否，则返回步骤S2；
S4：主控模块读取电参数采集单元处的数据，并将数据经由通信单元传递至NB-IoT DTU；电参数采集单元包括电压采集单元与电流采集单元；电压采集单元实时采集配电箱电路的电压数值；电流采集单元通过使用电压转换电流的采集电路以采集配电箱电路的电流数值；
S5：主控模块继续读取温度控制单元处的数据，并判断温度数值是否超过预设的阈值；若是，主控模块则输出高电平，并使继电器吸合，从而开启风扇散热；若否，主控模块则输出低电平，使继电器断开，以关闭电风扇；
S6：主控模块继续读取开箱检测单元处的数据，并判断配电箱的箱门是否被打开；若否，则关闭照明；若是，则开启照明；若箱门打开超过阈值，则发送警报信息至NB-IoT DTU并关闭照明；
S7：返回步骤S2。
具体的，主控模块设有两个片内RC晶振，其一是震荡频率为8MHz的高速内部时钟；另一是振荡频率为32.768KHz的低速外部时钟；并于高速内部时钟的两端各附加一电容值为22pF的电容，同时，于高速内部时钟的侧面并联一电阻值为1M欧姆的电阻；并且，于低速外部时钟的两端各附加一电容值为10pF的负载电容。
具体的，在步骤S4中，输入电压先通过线性稳压器稳压后再进入电压采集单元，并且，电压采集单元中设有若干电容以对输入电压进行滤波后再由电压采集单元输出至主控模块。
具体的，在步骤S4中，电流采集单元包括电压反向衰减电路、反相加法器以及射极跟随器；电压反向衰减电路将输入电压进行衰减并由正值反向为负值，反相加法器接受前级输入的衰减反向电压后与设置于其侧的稳压管两端的电压相加，然后，由反相加法器输出电流至射极跟随器，最后，由射极跟随器将电流放大后输出至主控模块。
具体的，在步骤S5中，主控模块通过温度控制单元控制照明，温度控制单元包括光电耦合器、电压VCC5V、若干电阻、三极管、二极管、电源VCC12V以及风扇；光电耦合器的一端与主控模块相连，其另一端分别连接三电阻，并使电压VCC5V上接其中一电阻，以使该电阻钳位在高电平；另外两电阻分别连接三极管与光电耦合器；二极管反向接在电源VCC12V上，并且，二极管与三极管相连；风扇分别连接二极管与电源VCC12V。
具体的，主控模块控制温度控制单元前先进行初始化，其次预设安全温度阈值；然后，主控模块实时检测箱内温度，并判断箱内温度是否超过阈值；若箱内温度超过安全温度阈值，则主控模块输出高电平至光电耦合器，以使三极管导通，并与二极管、电源VCC12V以及风扇构成闭合回路；若箱内温度不超过安全温度阈值，则主控模块输出低电平至光电耦合器，由电压VCC5V上接的电阻拉高电平，并使三极管、二极管、电源VCC12V以及风扇的回路不导通。
具体的，在步骤S6中，开箱检测单元设有门禁检测单元，主控模块连接与门禁检测单元控制连接，并由主控模块识别并上传门禁检测单元的信息至NB-IoT DTU。
综上所述，本发明一种配电箱低损耗配电的方法首先设有主控模块、电源单元、电参数采集单元、温度控制单元、开箱检测单元以及通信单元；其中，主控模块由电源单元供电，并且，主控模块分别连接电参数采集单元、温度控制单元、开箱检测单元以及通信单元；用户终端通过云平台与NB-IoT DTU连接，NB-IoT DTU通过通信单元与主控模块连接；并且，用户终端可以通过NB-IoT DTU进而实时地监控配电箱所设有的主控模块。从而，配电箱可以准确获取其运行状态、电压数据、电流数据以及工作温度等实时信息，并将该种信息实时上传至云平台。操作人员可以使用电脑或手机等终端对配电箱进行远程关停或开启；此外，配电箱还通过合理的电路设计，以使其时钟复位电路、电压采集电路、电流采集电路、温度控制电路以及驱动照明电路等均实现合理及低功耗的设计。因此，本发明一种配电箱低损耗配电的方法解决了现有配电箱配电损耗高的技术问题。
附图说明
图1为本发明一种配电箱低损耗配电的方法的流程图；
图2为本发明一种配电箱低损耗配电的方法所应用的配电箱系统功能框图；
图3为本发明一种配电箱低损耗配电的方法的时钟电路原理图；
图4为本发明一种配电箱低损耗配电的方法的复位电路原理图；
图5为本发明一种配电箱低损耗配电的方法的电压采集电路原理图；
图6为本发明一种配电箱低损耗配电的方法的电压转换电流的采集电路原理图；
图7为本发明一种配电箱低损耗配电的方法的温度控制单元的电路原理图；
图8为本发明一种配电箱低损耗配电的方法的门禁检测单元的电路原理图；
图9为本发明一种配电箱低损耗配电的方法的驱动照明电路原理图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请一并参阅图1与图2，图1为本发明一种配电箱低损耗配电的方法的流程图；图2为本发明一种配电箱低损耗配电的方法所应用的智能配电箱系统功能框图。如图1以及图2所示，本发明一种配电箱低损耗配电的方法，其包括如下步骤：
S1：配电箱的主控模块由电源单元供电，并且，主控模块分别连接电参数采集单元、温度控制单元、开箱检测单元以及通信单元；用户终端通过云平台与NB-IoT DTU连接，NB-IoT DTU通过通信单元与主控模块连接；
S2：主控模块先对通讯单元处NB-IoT DTU所传递的信息进行识别，并判断是否需要控制电源单元断电，若是，则控制电源单元断电；若否，则继续进行下一步骤；
S3：主控模块继续判断是否需要更新实时数据，若是，则继续进行下一步骤；若否，则返回步骤S2；
S4：主控模块读取电参数采集单元处的数据，并将数据经由通信单元传递至NB-IoT DTU；电参数采集单元包括电压采集单元与电流采集单元；电压采集单元实时采集配电箱电路的电压数值；电流采集单元通过使用电压转换电流的采集电路以采集配电箱电路的电流数值；
S5：主控模块继续读取温度控制单元处的数据，并判断温度数值是否超过预设的阈值；若是，则输出高电平，并使继电器吸合，从而开启风扇散热；若否，则输出低电平，使继电器断开，以关闭电风扇；
S6：主控模块继续读取开箱检测单元处的数据，并判断配电箱的箱门是否被打开；若否，则关闭照明；若是，则开启照明；若箱门打开超过阈值，则发送警报信息至NB-IoT DTU并关闭照明；
S7：返回步骤S2。
具体的，请复参阅图2，如图2所示，一种应用于本发明一种配电箱低损耗配电的方法的配电箱硬件系统主要包括：主控模块、电源单元供电、电参数采集单元、温度控制单元、开箱检测单元以及通信单元。其中，主控模块可以为单片机或ARM微处理器；更优的是使用ARM微处理器的方案；由于ARM微处理器具有低成本、低功耗以及拥有丰富的外围接口等优势，并且，使用ARM微处理器作为配电箱智能终端的核心控制板，能够实现各项功能的智能控制。更具体的，所述ARM未处理可以选用核心处理芯片STM32F103R8T6，其最高的工作频率为72Hz，并且，其设有时钟复位电路，并集成512KB的Flash存储器。配电箱系统的供电由电源单元先进行电压转换再来提供各支路的实际用电需求。此外，用户终端通过云平台与NB-IoT DTU连接，NB-IoT DTU通过通信单元与主控模块连接；从而，用户可以通过手机或电脑等上位机来与配电箱所设有的主控模块进行控制连接。其中，NB-IoT DTU是Narrow BandInternet of Things的英文简写，其中文意义是指基于蜂窝的窄带物联网。NB-IoT DTU是物联网新兴的技术。其构建于蜂窝网络的NB-IoT大约消耗180kHz的带宽，为节约部署成本、实现平滑升级，可直接由GSM网络、UMTS网络或LTE网络进行部署。NB-IoT具有有高覆盖、强链接、低功耗以及低成本等技术优势。NB-IoT DTU可以方便地用于实现串口到网络的双向数据透明传输。进一步的，当配电箱内的设备长时间工作而引起内部温度的升高时，配电箱预设的温度传感器能够实时检测温度，同时设定一定的温度阈值。当温度超过阈值时，主控模块驱动电风扇进行散热，进而保护电路的各个单元模块。另外，电参数采集单元能够实时检测各支路的电压值以及电流值，并及时将其反馈至主控模块以进行数据管理。此外，开箱检测单元包括开箱亮灯和异常报警两方面的功能。而通信单元主要是完成程序的烧录调试以及数据的发送与传输，并且，通信模块分别连接主控模块与NB-IoT DTU，其还可以连接其他的外部传感器，以便于配电箱设备后期功能的扩展。
具体的，主控模块作为系统核心，其将采集系统中各个单元的数据信息，并经过主控模块的内部进行转换后，通过指令控制对应模块，让其根据指令完成自己的工作，并将各个模块完成工作后汇报的信息汇总打包通过NB-IoT DTU输送到云平台上，上位机或手机APP通过访问云平台以获取信息，然后，再根据响应回馈信息做出下一步命令指示。更具体的，主控模块的具体工作包括:1.初始化微控制器与各工作单元的设置，并使其准确可靠地工作。2.通过预设端口读取电参数采集单元、温度控制单元、开箱检测单元以及通信单元的数据并对其进行处理，然后，再将数据存储在其存储器中。3.数据由通信单元中的预设端口发送至NB-IoT DTU，并由NB-IoT DTU将数据发送至云平台。4.根据接收到的命令以控制继电器的通或断，进而控制配电箱的运行状态。并作为核心单元，主控模块控制各个单元的协调工作以使配电箱的电路实现功能。当每次启动配电箱后，主控模块首选从通信单元处读取NB-IoT DTU所传递的信息，并按照NB-IoT DTU的指令判断是否需要对继电器进行通或断的操作，从而使配电箱处于工作状态或者处于关停状态。当主控模块需要继续工作时，会继续判断是否需要更新配电箱内各单元的工作信息，进而使用户可以通过NB-IoT DTU实时了解到配电箱的工作状态。
进一步的，请继续参阅图3，图3为本发明一种配电箱低损耗配电的方法的时钟电路原理图。如图3所示，主控模块的内部包含有两个片内RC晶振，一个是高速内部时钟，其振荡频率为8MHz，其通常是自身电路的RC振荡所激发的；另一个是低速外部时钟，其时钟频率为32KHz，其一般外接频率为32.768KHz的石英晶体来驱动RTC时钟。当时钟在处于闲置状态时，能够随时被切断，在很大程度上减少了整个电路的能源消耗。从而，减少了配电箱在配电工作时的用电损耗。具体的，采用32.768KHz时钟频率的实时时钟以及8MHz时钟频率的主时钟完成时钟电路的设计，如图3所示的电路原理图，通过在晶振频率为8MHz的两端附加两个电容值为22pF的电容C21以及C22，并在8MHz的侧面并联一电阻值为1M的电阻R14；在晶振频率为32.768KHz的两侧放置电容值为10pF的负载电容C23和C34，以提高其振荡频率的稳定度以及精度，使得复位电路能稳定运行。更具体的，请继续参阅图4，图4为本发明一种配电箱低损耗配电的方法的复位电路原理图。由图4可知，可以采用按键S1、电阻R10以及电容C4的组合电路来实现手动复位和上电复位。具体的，在电路上电的瞬间，由于电容自身的特性，C4两端的电压不会发生突变，使得NRST#引脚的电平将稳步上升为高电平，从而实现电路的复位。按键S1为手动复位，未按下按键时NRST#呈现高电平状态，电路系统能够正常工作。当按下按键S1后，类似地，由于电容C4的电容特性，NRST#引脚的电平将呈现低电平，以实现整个电路系统的复位工作。其中，按键S1可以与外部的NB-IoT DTU进行连接，以使用户可以通过远程终端实现电路的复位。
进一步的，在配电箱的智能低损耗配电方法中，既需要对箱内各单元的智能化控制，还需要为外部的摄像头、补光灯、核心板等用电设备提供稳定可靠的供电。因此，对于供电各分支的电流和电压的数据采集和监控是非常有必要的。具体的，可以采用双运算放大器LM358AD应用于电压采集单元中，其适合于电流电压范围很宽的电路中使用。其中，输入电压通过线性稳压器LM317DCYR来保证，其输出端12VIN1、12AIN1分别连接主控模块。电路中的电容C68、C70、C71、C73、C74、C76、C77、C79起到滤波的作用，以使电压采集单元电路的抗干扰性强，响应速度快，并提高了配电箱的电气可靠性。详细的电压采集单元的电路原理图如图5所示。具体的，主控模块可以将所采集到的电压信息通过通信单元实时发送到NB-IoT DTU，以使用户可以通过云平台实时监控，如有异常，维护人员可及时进行处理。
进一步的，电路中电流的实时采集相对比较困难，因而，可以采用将电压转换成电流的方式来完成对各支路电流的采集。具体的，请继续参阅图6，图6为电压转换为电流的采集电路原理图。如图6所示，第一级放大电路是一个电压反向衰减电路，其将输入的0～12V电压信号转化为-（0～1.6）V的信号，其增益为Af=0.16。第二级是反相加法器，在接受前级输入的-（0~1.6）V同时与稳压管D1两端的-4V电压相加，并调节电位器使得V2=4V。此时，稳压管在-15V的电压下反向击穿，电阻R11为了限制稳压管的反向电流，并且，稳压管D1反向击穿电压应该大于4V。晶体管Q1的基极接在放大器的输出端，集电极接直流15V电压，发射极连接电阻R14，构成一个射极跟随器，由此，来放大运放所输出的电流，使发射极输出较大的负载电流。二极管D2在此处同三极管Q1发射结反向并联，以防止较大的电压将发射结反相击穿。因此，有如下计算：
当调节R4=1L时，输出为-（0~1.6）V。
当调节R10为0时即可得到V0=0.4~2V，I0=V0/R14=（4~20）mA。从而，可以实现电流参数的实时采集。
进一步的，当配电箱的工作温度异常或工作环境温度异常时，配电箱的配电效率变低并使配电损耗异常升高。此外，配电箱的工作温度过高还容易使其内部的元件损毁甚至引发火灾；因此，对于配电箱温度的实时监控尤为重要。因而，可以通过温度传感器对配电箱的工作温度进行实时监测，并根据当前状态预设一温度阈值，以便于基于预设的条件使主控模块可以自动驱动散热风扇对配电箱进行散热，从而保证电路的正常安全运行。请继续参阅图7，图7为本发明一种配电箱低损耗配电的方法的温度控制单元的电路原理图。如图7所示，其通过采用光电耦合器LTV-357T以用于数模之间的信号转换，并将高频信号和低频信号进行隔离，从而避免相互之间所产生的电磁产生干扰。此外，电路中LTV-357T的引脚DOUT1和DGND分别连接主控模块以便于其智能控制，而电压VCC5V上接一个1K的上拉电阻R76，通过电阻R76钳位在高电平，同时，电阻R76还起到限流作用。进一步的，电阻R77、R78分别起到分流的作用，以保护电路的正常运行。电路中V18即IN4148，其属于小型化的开关二极管，能够快速进行电路的开合，常常用于信号频率较高的电路，二极管的单向导通特性可以实现隔离。将其反向接在电源VCC12V上实现了温度联动控制风扇。R75起到分压作用，三极管Q2起到开关的作用。温度阈值默认为高电平，当DOUT1输入高电平时，Q2导通，与V18、VCC12V、R75、风扇构成闭合回路，使得风扇开启进行散热。当DOUT1输入低电平时，通过R76上拉电阻拉倒高电平，风扇驱动回路不导通，从而能够有效保证能源的节约，以实现配电箱的低损耗工作。更具体的，温度控制单元的工作流程具体为：首先对主控模块进行初始化，其次，预先设定一个安全温度阈值，然后，由预设的温度传感器进行箱内温度检测并将监测结果实时发送至主控模块进行处理。最后，由主控模块判定温度是否超过阈值；当温度超过预设的阈值时，主控模块触发高电平，以驱动风扇进行散热。反之，当温度没有超过预设的阈值时，主控模块触发低电平，此时，风扇停止工作。
进一步的，为了防止配电箱的箱门被意外开启或非正常开启，可以于开箱检测单元中设有门禁检测单元。具体的，请继续参阅图8，图8为本发明一种配电箱低损耗配电的方法的门禁检测单元的电路原理图。如图8所示，主控模块提供VCC3.3V的电压，光电耦合器LTV-357T起到小电流控制大电流的作用，可以进行自调节，并对电路起到安全保护的作用。ZMM5240B稳压管用作过压保护器件，R74与C81保证了ZMM5240B稳压管的两端的电压不能产生突变，以防止异常操作而对元器件的烧损。开关处接一个反向二极管IN4148，并通过上拉电阻R71连接到VCC5V上。门禁开关默认为低电平，当发现异常打开箱门时，主控模块对检测到的异常信息及时上传并触发报警，并将异常配电箱的名称以及地点等信息由通信单元传送至NB-IoT DTU，以使用户可以通过终端实时了解情况，并对异常问题的进行识别处理，因此，使得配电箱具有较好的安全性和便捷性。
进一步的，当配电箱出现故障或无法正常工作时，需要工作人员进行实地维修，此时，需要配电箱实现箱内驱动照明的功能；或者，当配电箱长时间没有被操作时，为了节省配电箱额外损耗电源，需要配电箱实现箱内照片自动关闭的功能。具体的，请继续参阅图9，图9为本发明一种配电箱低损耗配电的方法的驱动照明电路原理图。如图9所示，光电耦合器的DIS_LED管脚与DGND管脚与主控模块相连，从而实现对箱内照明的控制。电阻为1K的上拉电阻R68起到将电平拉高的作用，以满足对LED的控制。电阻R69与电阻R70起到分流的作用。此外，电路中还采用两个晶体三极管并联来用作开关来触发信号，原因是半导体器件处于截止状态时，并非断路，实际上是高阻态，如果器件连通电源，就会有漏电流通过。虽然漏电流通常可以忽略，但有时也可能导致整个电路设计的不安全。反向二极管V15是用来驱动LED是否开启的重要环节，其直接影响LED的通断。当Q1提供一个高电平时，V15截止，以导致LED无法点亮。更具体的，主控模块控制LED灯的开启和关闭，当有维修人员进行线路排查和故障诊断时，LED灯处于开启状态，利于维修人员的检修；当配电箱正常稳定地运行或配电箱超过预设时间而无人操作时，LED灯则处于关闭状态，从而避免了电能的损耗。
综上所述，本发明一种配电箱低损耗配电的方法首先设有主控模块、电源单元、电参数采集单元、温度控制单元、开箱检测单元以及通信单元；其中，主控模块由电源单元供电，并且，主控模块分别连接电参数采集单元、温度控制单元、开箱检测单元以及通信单元；用户终端通过云平台与NB-IoT DTU连接，NB-IoT DTU通过通信单元与主控模块连接；并且，用户终端可以通过NB-IoT DTU进而实时地监控配电箱所设有的主控模块。从而，配电箱可以准确获取其运行状态、电压数据、电流数据以及工作温度等实时信息，并将该种信息实时上传至云平台。操作人员可以使用电脑或手机等终端对配电箱进行远程关停或开启；此外，配电箱还通过合理的电路设计，以使其时钟复位电路、电压采集电路、电流采集电路、温度控制电路以及驱动照明电路等均实现合理及低功耗的设计。因此，本发明一种配电箱低损耗配电的方法解决了现有配电箱配电损耗高的技术问题。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种配电箱低损耗配电的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1：配电箱的主控模块由电源单元供电，并且，主控模块分别连接电参数采集单元、温度控制单元、开箱检测单元以及通信单元；用户终端通过云平台与NB-IoT DTU连接，NB-IoTDTU通过通信单元与主控模块连接；
S2：主控模块先对通讯单元处NB-IoT DTU所传递的信息进行识别，并判断是否需要控制电源单元断电，若是，则控制电源单元断电；若否，则继续进行下一步骤；
S3：主控模块继续判断是否需要更新实时数据，若是，则继续进行下一步骤；若否，则返回步骤S2；
S4：主控模块读取电参数采集单元处的数据，并将数据经由通信单元传递至NB-IoTDTU；电参数采集单元包括电压采集单元与电流采集单元；电压采集单元实时采集配电箱电路的电压数值；电流采集单元通过使用电压转换电流的采集电路以采集配电箱电路的电流数值；
S5：主控模块继续读取温度控制单元处的数据，并判断温度数值是否超过预设的阈值；若是，主控模块则输出高电平，并使继电器吸合，从而开启风扇散热；若否，主控模块则输出低电平，使继电器断开，以关闭电风扇；
S6：主控模块继续读取开箱检测单元处的数据，并判断配电箱的箱门是否被打开；若否，则关闭照明；若是，则开启照明；若箱门打开超过阈值，则发送警报信息至NB-IoT DTU并关闭照明；
S7：返回步骤S2。
2.根据权利要求1所述的一种配电箱低损耗配电的方法，其特征在于：主控模块设有两个片内RC晶振，其一是震荡频率为8MHz的高速内部时钟；另一是振荡频率为32.768KHz的低速外部时钟；并于高速内部时钟的两端各附加一电容值为22pF的电容，同时，于高速内部时钟的侧面并联一电阻值为1M欧姆的电阻；并且，于低速外部时钟的两端各附加一电容值为10pF的负载电容。
3.根据权利要求1所述的一种配电箱低损耗配电的方法，其特征在于：在步骤S4中，输入电压先通过线性稳压器稳压后再进入电压采集单元，并且，电压采集单元中设有若干电容以对输入电压进行滤波后再由电压采集单元输出至主控模块。
4.根据权利要求1所述的一种配电箱低损耗配电的方法，其特征在于：在步骤S4中，电流采集单元包括电压反向衰减电路、反相加法器以及射极跟随器；电压反向衰减电路将输入电压进行衰减并由正值反向为负值，反相加法器接受前级输入的衰减反向电压后与设置于其侧的稳压管两端的电压相加，然后，由反相加法器输出电流至射极跟随器，最后，由射极跟随器将电流放大后输出至主控模块。
5.根据权利要求1所述的一种配电箱低损耗配电的方法，其特征在于：在步骤S5中，主控模块通过温度控制单元控制照明，温度控制单元包括光电耦合器、电压VCC5V、若干电阻、三极管、二极管、电源VCC12V以及风扇；光电耦合器的一端与主控模块相连，其另一端分别连接三电阻，并使电压VCC5V上接其中一电阻，以使该电阻钳位在高电平；另外两电阻分别连接三极管与光电耦合器；二极管反向接在电源VCC12V上，并且，二极管与三极管相连；风扇分别连接二极管与电源VCC12V。
6.根据权利要求5所述的一种配电箱低损耗配电的方法，其特征在于：主控模块控制温度控制单元前先进行初始化，其次预设安全温度阈值；然后，主控模块实时检测箱内温度，并判断箱内温度是否超过阈值；若箱内温度超过安全温度阈值，则主控模块输出高电平至光电耦合器，以使三极管导通，并与二极管、电源VCC12V以及风扇构成闭合回路；若箱内温度不超过安全温度阈值，则主控模块输出低电平至光电耦合器，由电压VCC5V上接的电阻拉高电平，并使三极管、二极管、电源VCC12V以及风扇的回路不导通。
7.根据权利要求1所述的一种配电箱低损耗配电的方法，其特征在于：在步骤S6中，开箱检测单元设有门禁检测单元，主控模块连接与门禁检测单元控制连接，并由主控模块识别并上传门禁检测单元的信息至NB-IoT DTU。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112014632A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-01 | 广东威爱浦实业有限公司 | 配电箱功耗的在先测量判断方法 |
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2022
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