CN202677163U - 一种可远程监控工作环境的光电转换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光通信技术。本实用新型一种可远程监控工作环境的光电转换器，包括远端光电转换器和近端光电转换器；远端光电转换器至少包括连接于第一以太网收发器上的第一单片机模块、第一光纤接口、第一以太网接口，以及为上述各模块供电的第一电源；近端光电转换器至少包括连接于第二以太网收发器上的第二单片机模块、第二光纤接口、第二以太网接口，以及为上述各模块供电的第二电源。其中，远端光电转换器内还设有温度/湿度传感器、电压监控模块和风扇控制模块，温度/湿度传感器、电压监控模块和风扇控制模块连接至第一单片机模块，将采集到的数据发送至第一单片机模块，进而通过光纤传输至近端光电转换器。
Description
技术领域
本实用新型涉及光通信技术，具体涉及一种可远程监控温度/湿度、风扇、电压的光电转换器。
背景技术
以太网是应用最广的联网技术，它以可靠性高、媒体信息量大、易于扩展和更新等优点，在企业、学校、居住区等社会各领域得到了广泛的应用。而光电转换器作为以太网宽带接入的主要设备，市场需求量大。而能够远程监控工作环境的光电转换器的需求前景更为广阔，将为国家的光纤通讯网络建设提供具有国内领先水平和独立知识产权的智能光通讯产品。电信运营商通过远程监控工作环境的光电转换器，可以方便设备的维护，降低人工成本，提高工作效率，并做到节能减排。
光电转换器的组网方式是采用近端光电转换器-远端光电转换器的点对点结构，近端光电转换器采用集中式机箱置于机房，可实时监控工作环境，但远端光电转换器分散于各个地点，如办公楼、小区、用户住所等，无法准确获得各个点的工作环境情况，当环境恶化时(如高/低温、高湿、高/低电压等)将造成光电转换器设备加速老化或损坏，甚至会导致网络传输的中断。
针对上述情况，目前较为前沿的光电转换器增设了环境温度监控功能，例如本公司于2011年02月25日申请的、授权公告号为CN202018525U的实用新型专利，公开了一种可远程监控环境温度的光电转换器，该光电转换器包括远端光电转换器和近端光电转换器，远端光电转换器和近端光电转换器均至少包括连接于以太网收发器上的单片机、光纤接口、以太网接口，以及为上述各模块供电的电源，其中，远端光电转换器的光纤接口通过光纤与近端光电转换器的光纤接口连接，所述远端光电转换器内还设有温度传感器，该温度传感器与单片机相连，用于采集温度数据，单片机将该温度数据发送到以太网收发器中，并通过光纤接口发送到所述近端光电转换器，所述近端光电转换器通过其光纤接口和以太网收发器接收该温度数据，并通过单片机传输至网管代理模块。
通过上述专利的技术方案，管理人员可以远程登录网管代理模块及时查阅远端光电转换器的温度情况，但是不能对其他工作环境状况（例如高湿、高/低电压等）进行监测，这样，当出现高压、高湿度等情况时，管理人员无法及时得知，仍然会造成光电转换器设备加速老化或损坏，甚至会导致网络传输的中断。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种可远程监控工作环境的光电转换器，无需人员到现场检查的情况下可实时监控各个远端光电转换器的工作环境，包括温度、湿度、电压、风扇状态，当温度超过高温或者低温的阈值时、或者检测到高湿度、电压异常时，网管代理模块的软件界面通过高亮显示或声音告警或短信提醒来提供相应的温度告警或湿度告警或电压异常告警，这样维护人员就可准确掌握哪些点出现环境恶化并及时到现场处理，提前排除故障，减少了设备的损坏，保证了网络传输的稳定性，同时大大降低了人工维护成本。
为了解决上述技术问题，本实用新型一种可远程监控工作环境的光电转换器，包括远端光电转换器和近端光电转换器。远端光电转换器至少包括连接于第一以太网收发器上的第一单片机模块、第一光纤接口、第一以太网接口，以及为上述各模块供电的第一电源，近端光电转换器至少包括连接于第二以太网收发器上的第二单片机模块、第二光纤接口、第二以太网接口，以及为上述各模块供电的第二电源；远端光电转换器的第一光纤接口通过光纤与近端光电转换器的第二光纤接口连接。其中，远端光电转换器内还设有温度/湿度传感器，该温度/湿度传感器与第一单片机模块相连，将采集到的温度/湿度数据发送至第一单片机模块，第一单片机模块将该温度/湿度数据发送至第一以太网收发器中，并通过第一光纤接口发送至近端光电转换器，近端光电转换器通过第二单片机模块传输至网管代理模块。
其中远端光电转换器用于采集工作环境数据并通过光纤传送至近端光电转换器，网管代理模块采集近端光电转换器显示于网管软件界面上。
具体的，上述温度/湿度传感器是采用Sensirion公司的温度/湿度传感器SHT10实现的，其将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号。第一单片机模块是由单片机AT89C2051及其外围电路实现的。温度/湿度传感器SHT10的第1脚接地，温度/湿度传感器SHT10的第2脚连接至单片机AT89C2051的P3.2端口、并通过电阻R2连接至电源，温度/湿度传感器SHT10的第3脚连接单片机AT89C2051的P3.1端口，温度/湿度传感器SHT10的第4脚连接至单片机AT89C2051的外围电路。温度/湿度传感器将采集到的数据规范为16位二进制数据，并发送至单片机AT89C2051。单片机AT89C2051收到该16位温度/湿度数据后将其暂存入第一以太网收发器的寄存器里面，并映射到以太网收发器内部私有OAM(管理帧)，然后自动从第一光纤接口发送到近端光电转换器，近端光电转换器接收OAM(管理帧)后，通过第二单片机模块传至网管代理模块。
为了监控工作环境的电压情况，远端光电转换器内还设有电压监控模块，该电压监控模块与第一单片机模块相连，将采集到的电压数据发送至第一单片机模块，第一单片机模块将该电压数据发送至第一以太网收发器中，并通过第一光纤接口发送至近端光电转换器，近端光电转换器通过第二单片机模块传输至网管代理模块。具体的，电压监控模块是由模数转换器TLC0834CD实现的，模数转换器TLC0834CD的第9脚和第14脚连接电源，模数转换器TLC0834CD的第8脚接地，模数转换器TLC0834CD的第11脚连接至单片机AT89C2051的P1.2端口。
为了监控工作环境的风扇情况，远端光电转换器内还设有风扇控制模块，该风扇控制模块与第一单片机模块相连，将采集到的风扇数据发送至第一单片机模块，第一单片机模块将该风扇数据发送至第一以太网收发器中，并通过第一光纤接口发送至近端光电转换器，近端光电转换器通过第二单片机模块传输至网管代理模块。具体的，风扇控制模块包括风扇、电容C6、三极管Q1，风扇的电源端口连接电源，风扇的控制端口连接三极管Q1的C极，三极管Q1的E极接地，三极管Q1的B极连接单片机AT89C2051的P1.3端口。根据当前的温度/湿度值，单片机AT89C2051通过对三极管Q1的控制进而控制风扇的旋转与停止。例如，设置当温度高于32℃时风扇自动开启，当温度低于16℃时风扇自动关闭，那么，当温度高于32℃时，三极管Q1完全导通，风扇全速旋转；当温度低于16℃时三极管Q1截止，风扇停转；当机箱温度在32℃与16℃之间时，单片机采用脉宽调制方式（PWM）为风扇供电，使风扇的平均工作电压在12V与6V之间，温度越低，平均工作电压越小，风扇转速就越慢。单片机AT89C2051以每变化4℃为一个控制间隔（控制点为32℃、28℃、24℃、20℃、16℃），温度降低每越过一个控制点，风扇工作电压便降低+12V*10％，风扇转速也相应降低10％。单片机AT89C2051没有脉宽调制发生器，故利用单片机两个定时器模拟产生可调脉宽波形，可调脉宽波形的高电平时长由定时器0决定，可调脉宽波形的低电平时长由定时器1决定。如果温度增加越过一个控制点，程序就会增加定时器0的定时长度，同时缩短定时器1的定时长度，从而使三极管的导通时间延长，风扇转速增加。
本实用新型通过采用上述结构，各个远端光电转换器实时采集工作环境状况至近端光电转换器以进行集中式管理，让管理人员及时了解各远端光电转换器的工作环境，如温度、湿度、电压、风扇状态等。当出现超过高温或低温阈值、高湿度、电压异常等情况时，管理人员可准确掌握现场情况并及时处理，提前排除故障，减少了设备的损坏，保证了网络传输的稳定性，同时大大降低了人工维护成本。另外，还能根据工作环境温湿度确定风扇是否工作，可降低噪音，减少功耗，节约能源。
附图说明
图1是本实用新型的实施例的系统框图。
图2是本实用新型的实施例中远端光电转换器的电路原理图。
图3是本实用新型的实施例中远端光电转换器的OAM(管理帧)格式图。
图4是本实用新型的实施例中远端光电转换器的模数转换器TLC0834CD的引脚定义图。
图5是本实用新型的实施例中远端光电转换器的模数转换器TLC0834CD的操作时序图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
作为一个优选的实施例，如图1所示，本实用新型一种可远程监控工作环境的光电转换器，包括远端光电转换器1、近端光电转换器2和网管代理模块3。
远端光电转换器1至少包括连接于第一以太网收发器11上的第一单片机模块12、第一光纤接口13、第一以太网接口14，连接于第一单片机模块12的温度/湿度传感器16、电压监控模块17和风扇控制模块18，以及为上述各模块供电的第一电源15。所述温度/湿度传感器16、电压监控模块17和风扇控制模块18将采集到的数据发送至第一单片机模块12，第一单片机模块12将收到的数据发送至第一以太网收发器11中，并通过第一光纤接口13发送至近端光电转换器2，近端光电转换器2通过第二单片机模块22传输至网管代理模块3。
近端光电转换器2至少包括连接于第二以太网收发器21上的第二单片机模块22、第二光纤接口23、第二以太网接口24，以及为上述各模块供电的第二电源25。
远端光电转换器1的第一光纤接口13通过光纤与近端光电转换器2的第二光纤接口23连接。远端光电转换器1主要用于采集工作环境数据并通过光纤传送至近端光电转换器2，网管代理模块3采集近端光电转换器2显示于网管软件界面上。
其中对于近端光电转换器2和网管代理模块3，本领域的人可以查阅相关资料获得其具体实施方式，本实用新型不再详述，下面具体描述远端光电转换器1。
参看图2，远端光电转换器1的一个具体的实施例图所示，第一单片机模块是12由单片机AT89C2051及其外围电路实现的，温度/湿度传感器16是采用Sensirion公司的温度/湿度传感器SHT10实现的，电压监控模块是由模数转换器TLC0834CD实现的。温度/湿度传感器SHT10的第1脚接地，温度/湿度传感器SHT10的第2脚连接至单片机AT89C2051的P3.2端口、并通过电阻R2连接至电源，温度/湿度传感器SHT10的第3脚连接单片机AT89C2051的P3.1端口，温度/湿度传感器SHT10的第4脚连接至单片机AT89C2051的外围电路。模数转换器TLC0834CD的第9脚和第14脚连接电源，模数转换器TLC0834CD的第8脚接地，模数转换器TLC0834CD的第11脚连接至单片机AT89C2051的P1.2端口。风扇控制模块包括风扇、电容C6、三极管Q1，风扇的电源端口连接电源，风扇的控制端口连接三极管Q1的C极，三极管Q1的E极接地，三极管Q1的B极连接单片机AT89C2051的P1.3端口。
温度/湿度传感器SHT10将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号。温度/湿度传感器SHT10采用CMOSens 技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。温度/湿度传感器SHT10将采集到的数据规范为16位二进制数据，并发送至单片机AT89C2051。单片机AT89C2051收到该16位温度/湿度数据后将其暂存入第一以太网收发器11的寄存器REG 3CH里面，并映射到以太网收发器11内部私有OAM(管理帧)，然后自动从第一光纤接口13发送到近端光电转换器2，近端光电转换器2接收OAM(管理帧)后，通过第二单片机模块22传至网管代理模块3。其中OAM(管理帧)的帧格式如图3所示。其中M24-M39共16位，用于映射寄存器REG 3CH的内容。
管理人员通过网管软件界面可设置远端光电转换器的风扇的温湿度阈值，如设置：当温度高于32℃时风扇自动开启，当温度低于16℃时风扇自动关闭。那么，根据当前的温度/湿度值，单片机AT89C2051通过对三极管Q1的控制进而控制风扇的旋转与停止。当温度高于32℃时，三极管Q1完全导通，风扇全速旋转；当温度低于16℃时三极管Q1截止，风扇停转；当机箱温度在32℃与16℃之间时，单片机AT89C2051采用脉宽调制方式（PWM）为风扇供电，使风扇的平均工作电压在12V与6V之间，温度越低，平均工作电压越小，风扇转速就越慢。单片机AT89C2051以每变化4℃为一个控制间隔（控制点为32℃、28℃、24℃、20℃、16℃），温度降低每越过一个控制点，风扇工作电压便降低+12V*10％，风扇转速也相应降低10％。由于单片机AT89C2051没有脉宽调制发生器，故利用单片机AT89C2051的两个定时器（定时器0和定时器1）模拟产生可调脉宽波形，可调脉宽波形的高电平时长由定时器0决定，可调脉宽波形的低电平时长由定时器1决定。如果温度增加越过一个控制点，程序就会增加定时器0的定时长度，同时缩短定时器1的定时长度，从而使三极管Q1的导通时间延长，风扇转速增加。
电压监控模块是采用德州仪器的模数转换器TLC0834CD，如图4所示，有四个通道，具体引脚定义如下表所示：
| 引脚名称 | 引脚编号 | 功能描述 |
| NC | 1 | 悬空 |
| CS | 2 | 片选输入（低有效） |
| CH0 | 3 | 输入通道0 |
| CH1 | 4 | 输入通道1 |
| CH2 | 5 | 输入通道2 |
| CH3 | 6 | 输入通道3 |
| DGTL GND | 7 | 数字地 |
| ANLG GND | 8 | 模拟地 |
| REF | 9 | AD参考电压输入 |
| DO | 10 | 串行数据输出 |
| SARS | 11 | 转换状态输出端 |
| CLK | 12 | 串行时钟输入 |
| DI | 13 | 串行数据输入 |
| VCC | 14 | 电源正极 |
其操作及时序图如图5所示。
本实用新型通过采用上述结构，远端光电转换器1实时采集温度、湿度、电压、风扇状态等工作环境状况，并将其发送至近端光电转换器2，网管代理模块3采集近端光电转换器2的数据信息以进行集中管理。网管代理模块3上设有网管软件界面，管理人员可通过登录网管软件界面及时了解各远端光电转换器的工作环境。网管软件界面还具有实时显示报警功能，例如当出现超过高温或低温阈值、高湿度、电压异常等情况时，网管软件界面上用图标高亮显示或声音告警或短信提醒出具体位置以及何种警情，方便管理人员迅速、准确的掌握现场情况并及时处理。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种可远程监控工作环境的光电转换器，包括远端光电转换器和近端光电转换器；远端光电转换器至少包括连接于第一以太网收发器上的第一单片机模块、第一光纤接口、第一以太网接口，以及为上述各模块供电的第一电源；近端光电转换器至少包括连接于第二以太网收发器上的第二单片机模块、第二光纤接口、第二以太网接口，以及为上述各模块供电的第二电源；远端光电转换器的第一光纤接口通过光纤与近端光电转换器的第二光纤接口连接；其特征在于：
远端光电转换器内还设有温度/湿度传感器，该温度/湿度传感器与第一单片机模块相连，将采集到的温度/湿度数据发送至第一单片机模块，第一单片机模块将该温度/湿度数据发送至第一以太网收发器，并通过第一光纤接口发送至近端光电转换器，近端光电转换器通过第二单片机模块传输至网管代理模块。
2.根据权利要求1所述的可远程监控工作环境的光电转换器，其特征在于：所述第一单片机模块是由单片机AT89C2051及其外围电路实现的，所述温度/湿度传感器是由温度/湿度传感器SHT10实现的，温度/湿度传感器SHT10的第1脚接地，温度/湿度传感器SHT10的第2脚连接至单片机AT89C2051的P3.2端口、并通过电阻R2连接至电源，温度/湿度传感器SHT10的第3脚连接单片机AT89C2051的P3.1端口，温度/湿度传感器SHT10的第4脚连接至单片机AT89C2051的外围电路。
3.根据权利要求1所述的可远程监控工作环境的光电转换器，其特征在于：远端光电转换器内还设有电压监控模块，该电压监控模块与第一单片机模块相连，将采集到的电压数据发送至第一单片机模块，第一单片机模块将该电压数据发送至第一以太网收发器中，并通过第一光纤接口发送至近端光电转换器，近端光电转换器通过第二单片机模块传输至网管代理模块。
4.根据权利要求3所述的可远程监控工作环境的光电转换器，其特征在于：所述第一单片机模块是由单片机AT89C2051及其外围电路实现的，电压监控模块是由模数转换器TLC0834CD实现的，模数转换器TLC0834CD的第9脚和第14脚连接电源，模数转换器TLC0834CD的第8脚接地，模数转换器TLC0834CD的第11脚连接至单片机AT89C2051的P1.2端口。
5.根据权利要求1所述的可远程监控工作环境的光电转换器，其特征在于：远端光电转换器内还设有风扇控制模块，该风扇控制模块与第一单片机模块相连，将采集到的风扇数据发送至第一单片机模块，第一单片机模块将该风扇数据发送至第一以太网收发器中，并通过第一光纤接口发送至近端光电转换器，近端光电转换器通过第二单片机模块传输至网管代理模块。
6.根据权利要求5所述的可远程监控工作环境的光电转换器，其特征在于：所述第一单片机模块是由单片机AT89C2051及其外围电路实现的，风扇控制模块包括风扇、电容C6和三极管Q1，风扇的电源端口连接电源，风扇的控制端口连接三极管Q1的C极，三极管Q1的E极接地，三极管Q1的B极连接单片机AT89C2051的P1.3端口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130116 Termination date: 20210607 |