CN203658477U - 一种直流配电设备智能监控与能耗监测系统 - Google Patents

一种直流配电设备智能监控与能耗监测系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种直流配电设备智能监控与能耗监测系统,包括主控单元,以及分别与所述主控单元连接的人机交互单元、设置在待监测直流配电设备上的霍尔传感器和多个支路监测单元。本实用新型所述直流配电设备智能监控与能耗监测系统,可以克服现有技术中功能单一、结构不合理和适用性差等缺陷,以实现功能多、结构合理和适用性好的优点。

Description

一种直流配电设备智能监控与能耗监测系统
技术领域
本实用新型涉及直流配电设备技术领域,具体地,涉及一种直流配电设备智能监控与能耗监测系统。 
背景技术
在通信行业,48V直流配电设备应用很广泛,而且绝大多数为关键设备。这样直流配电设备的稳定性、可靠性尤为重要。 
目前,有少数的直流配电监控产品具有母线电压与电流的检测以及支路开关的状态检测,以及支路故障报警功能。 
但大多数直流配电设备只配备了基本的电流电压表。功能单一,且大多数没有智能通信接口,无法满足集中监控,或监控数据单一,不能适应目前的通信与物联网快速发展,更不能满足集中监控系统与能耗监测平台的要求。 
在实现本实用新型的过程中,发明人发现现有技术中至少存在功能单一、结构不合理和适用性差等缺陷。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于,针对上述问题,提出一种直流配电设备智能监控与能耗监测系统,以实现功能多、结构合理和适用性好的优点。 
为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是:一种直流配电设备智能监控与能耗监测系统,包括主控单元,以及分别与所述主控单元连接的人机交互单元、设置在待监测直流配电设备上的霍尔传感器和多个支路监测单元。 
进一步地,所述主控单元,包括与所述人机交互单元连接的主板单片机,以及分别与所述主板单片机连接的主路数据采集模块、主板通信模块、存储模块和主板电源转换模块; 
所述主路数据采集模块与霍尔传感器连接;所述主板通信模块和主板电源转换模块,分别与支路监测单元连接。 
进一步地,所述主控单元,还包括与副板电源转换模块连接的INA194A和分流器。 
进一步地,所述主控单元,还包括与主板单片机连接的告警输出模块。 
进一步地,所述告警输出模块,包括声光报警器或继电器输出节点报警器。 
进一步地,所述支路监测单元,包括副板单片机,以及分别与所述副板单片机连接的副板通信模块、副板电源转换模块和支路数据采集模块;所述副板通信模块与主板通信模块连接,所述副板电源转换模块与主板电源转换模块连接。 
进一步地,所述主板单片机主要包括型号为STM8S208RBT6的芯片,所述副板单片机主要包括型号为STM8S208RBT6的芯片; 
所述主板通信模块包括RS485通信接口或RS232通信接口,所述副板通信模块,包括RS485通信接口或RS232通信接口。 
进一步地,所述人机交互单元,包括分别与所述主板单片机连接的操作键盘和显示屏。 
进一步地,所述人机交互单元,具体为320*240的液晶显示屏和操作键盘。 
进一步地,每个支路监测单元能够监测24路。 
本实用新型各实施例的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,由于包括主控单元,以及分别与主控单元连接的人机交互单元、设置在待监测直流配电设备上的霍尔传感器和多个支路监测单元;可以用于通信行业直流48V配电系统中直流配电设备的运行状态监控与支路电量监测,其主要完成直流配电设备母线与配出支路电量的监测、故障报警等;同时,可作为能耗监测平台的前端监测设备;从而可以克服现有技术中功能单一、结构不合理和适用性差的缺陷,以实现功能多、结构合理和适用性好的优点。 
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本实用新型而了解。 
下面通过附图和实施例,对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。 
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的限制。在附图中: 
图1为本实用新型直流配电设备智能监控与能耗监测系统的工作原理示意图(单个副模块配出24路支路); 
图2为本实用新型中主控单元主要部分SW程序下载接口的电气原理示意图; 
图3为本实用新型中主控单元主要部分CPU外围晶振的电气原理示意图; 
图4为本实用新型中主控单元主要部分外部存储电路的电气原理示意图; 
图5为本实用新型中主控单元主要部分稳压电路的电气原理示意图; 
图6为本实用新型中主控单元主要部分实时时钟电路的电气原理示意图; 
图7为本实用新型中主控单元主要部分LED程序运行指示电路的电气原理示意图; 
图8为本实用新型中主控单元主要部分滤波电路的电气原理示意图; 
图9为本实用新型中主控单元主要部分LCD调光电路的电气原理示意图; 
图10为本实用新型中主控单元主要部分主芯片STM8S208及管脚功能的电气原理示意图; 
图11为本实用新型中主控单元主要部分AD7888基准电路的电气原理示意图; 
图12为本实用新型中主控单元主要部分AD滤波电路的电气原理示意图; 
图13为本实用新型中主控单元主要部分主路电压采集放大电路的电气原理示意图; 
图14为本实用新型中主控单元主要部分AD7888及管脚功能定义的电气原理示意图; 
图15为本实用新型中主控单元主要部分LCD初始化电路的电气原理示意图; 
图16为本实用新型中主控单元主要部分AD7888时钟电路的电气原理示意图; 
图17为本实用新型中主控单元主要部分AD7888输出电路的电气原理示意图; 
图18为本实用新型中主控单元主要部分RS485通信限流电路的电气原理示意图; 
图19为本实用新型中主控单元主要部分与支路检测单元通信电路的电气原理示意图; 
图20为本实用新型中主控单元主要部分通信选择拨码电路的电气原理示意图; 
图21为本实用新型中主控单元主要部分与上位机通信电路的电气原理示意图; 
图22为本实用新型中主控单元主要部分按键输入电路的电气原理示意图; 
图23为本实用新型中主控单元主要部分5V电压转换电路的电气原理示意图; 
图24为本实用新型中主控单元主要部分继电器控制电路的电气原理示意图; 
图25为本实用新型中主控单元主要部分蜂鸣器控制电路的电气原理示意图; 
图26为本实用新型中主控单元主要部分LCD背光控制电路的电气原理示意图; 
图27为本实用新型中主控单元主要部分LED指示电路的电气原理示意图; 
图28为本实用新型中主控单元主要部分电源转换电路的电气原理示意图; 
在图2-图28中:FM24C256,铁电存储器;布线完成后ABU48+与AGND连接 在一起;VOUT,负电源输出;LCDBG1,LCD背光二极管阴极;POWLED,电源指示;COMLED,通信指示;ALLED,告警指示; 
图29为本实用新型中支路监测单元主要部分支路AD7888管脚功能定义的电气原理示意图; 
图30为本实用新型中支路监测单元主要部分支路AD滤波电路的电气原理示意图; 
图31为本实用新型中支路监测单元主要部分AD7888片选电路的电气原理示意图; 
图32为本实用新型中支路监测单元主要部分支路检测单元CPU晶振的电气原理示意图; 
图33为本实用新型中支路监测单元主要部分电源滤波电路的电气原理示意图; 
图34为本实用新型中支路监测单元主要部分支路检测单元通信接口的电气原理示意图; 
图35为本实用新型中支路监测单元主要部分支路检测单元通信电路的电气原理示意图; 
图36为本实用新型中支路监测单元主要部分支路检测单元外部存储电路的电气原理示意图; 
图37为本实用新型中支路监测单元主要部分支路检测单元程序下载接口的电气原理示意图; 
图38为本实用新型中支路监测单元主要部分LED指示电路的电气原理示意图; 
图39为本实用新型中支路监测单元主要部分支路检测单元拨码电路的电气原理示意图; 
图40为本实用新型中支路监测单元主要部分检测电压放大电路的电气原理示意图; 
图41为本实用新型中支路监测单元主要部分支路检测单元状态监测电路1的电气原理示意图; 
图42为本实用新型中支路监测单元主要部分电源隔离电路的电气原理示意图; 
图43为本实用新型中支路监测单元主要部分支路检测单元STM8S208及管脚功能的电气原理示意图; 
图44为本实用新型中支路监测单元主要部分支路检测单元状态监测电路2的电 气原理示意图; 
图45为本实用新型中支路监测单元主要部分电源隔离电路的电气原理示意图; 
图46为本实用新型中支路监测单元主要部分支路检测单元状态监测电路3的电气原理示意图。 
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。 
根据本实用新型实施例,如图1、图2-图27、图28、图29-图46所示,提供了一种直流配电设备智能监控与能耗监测系统,具体为一种集配电设备运行状态监控、双路母线电量监测、配出支路电量监测、电能计量、能耗分析、故障报警为一体的智能型直流配电监测系统,主要用于通信行业直流48V配电系统中直流配电设备的运行状态监控与支路电量监测,其主要完成直流配电设备母线与配出支路电量的监测、故障报警等;同时,可作为能耗监测平台的前端监测设备。 
该直流配电设备智能监控与能耗监测系统,在优化了目前较为先进的智能型直流配电监控产品的基础上,增加了配出支路电量监测、电能计量、按月电能记录;同时,提供了独立双路母线电量监测,完全满足目前通信主备独立双路供电系统。该直流配电设备智能监控与能耗监测系统的运用,可方便运行维护管理与能耗监测,为节能减排提供可靠的依据。 
参见图1,本实施例的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,包括主控单元,以及分别与主控单元连接的人机交互单元、设置在待监测直流配电设备上的霍尔传感器和多个支路监测单元;每个支路监测单元能够监测24路。具体实施时,主控单元主要部分的电气原理,可以参见图2-图27和图28,图2-图27和图28中省去了相应模块的相似或相同模块;支路监测单元主要部分的电气原理,可以参见图29-图46,图29-图46中省去了相应模块的相似或相同模块。 
其中,上述主控单元,包括与人机交互单元连接的主板单片机,分别与主板单片机连接的主路数据采集模块、主板通信模块、存储模块和主板电源转换模块,与副板电源转换模块连接的INA194A和分流器,以及与主板单片机连接的告警输出模块;主路数据采集模块与霍尔传感器连接;主板通信模块和主板电源转换模块,分别与支路监测单元连接。这里,告警输出模块,包括声光报警器或继电器输出节点报警器。 
上述支路监测单元,包括副板单片机,以及分别与副板单片机连接的副板通信模 块、副板电源转换模块和支路数据采集模块;副板通信模块与主板通信模块连接,副板电源转换模块与主板电源转换模块连接。 
例如,主板单片机主要包括型号为STM8S208RBT6的芯片,副板单片机主要包括型号为STM8S208RBT6的芯片;,主板通信模块包括RS485通信接口或RS232通信接口,副板通信模块包括RS485通信接口或RS232通信接口。 
上述人机交互单元,包括分别与主板单片机连接的操作键盘和显示屏。例如,人机交互单元,具体可以为320*240的液晶显示屏和操作键盘。 
上述实施例的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,主要包括人机交互单元、主控单元和支路监测单元。该直流配电设备智能监控与能耗监测系统,具有以下特点: 
⑴具有同时对独立双路供电的两路电压、电流、功率的监测功能,电能的计量功能; 
⑵具有同时对独立双路配电设备的配出支路电流、功率的监测功能,电能的计量功能,配出支路可达120路,并可监测配出支路开关状态; 
⑶选用芯片INA194A通过分流器检测配出支路电流大小,具有电路简单、可靠、性价比高等特点; 
⑷具有欠压、超压和支路开关故障告警等功能,提供了多种报警形式(声、光、继电器输出节点),并提供了RS485、RS232两种通信接口方便组网集中监控; 
⑸可以按月查询独立双路的两路主母线和配出支路历史电能; 
⑹可以设置主母线霍尔传感器参数、配出支路路数、配出支路分流器参数、通信地址等参数,以及具有电能清零等功能; 
⑺每个支路监测单元可以监测24路,5个支路监测单元最多可以实现120路配出支路的监测和计量,系统构成灵活、简单; 
⑻断电后能保存系统设定值和记录存储信息,具有来电自启动功能。 
上述实施例的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,可以达到以下有益效果: 
⑴采用高可靠MCU设计;母线电流采集采用了霍尔传感器,使该直流配电设备智能监控与能耗监测系统与主母线完全隔离,保证了可靠性; 
⑵配出支路电流的采集因为数量太多,所以采用了分流器与INA194A芯片,极大降低了成本,电路简单、可靠; 
⑶主控单元与支路监测单元采用RS485通信总线结构方式相连接,扩展性强,接线、安装、调试非常方便; 
⑷双路监测电路之间相互完全独立,运行安全、可靠;各单元之间均采用RS485通信总线结构相连接。 
在上述实施例中,人机交互单元中显示屏的各个显示界面,举例说明如下: 
⑴第一屏:系统主界面: 
Figure 66188DEST_PATH_GDA0000484990940000071
⑵第二屏:支路信息查询界面: 
Figure 442943DEST_PATH_GDA0000484990940000072
⑶第三屏:历史电能查询界面: 
Figure 453624DEST_PATH_GDA0000484990940000081
⑷第四屏:支路电能查询界面: 
Figure 234629DEST_PATH_GDA0000484990940000082
⑸第五屏:系统参数设置界面: 
Figure 330761DEST_PATH_GDA0000484990940000083
综上所述,本实用新型上述各实施例的直流配电设备智能监控与能耗监测系统, 采用先进的技术对配出支路电参数进行实时测量与计量,并监控开关状态,对电压、电流、功率、电能等多种电量进行实时监测,对保障配电系统正常稳定的运行起到了关键作用,降低了系统维护成本,提高了整体工作效率,在实现多项监控的同时确保系统的可靠性。 
最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,包括主控单元,以及分别与所述主控单元连接的人机交互单元、设置在待监测直流配电设备上的霍尔传感器和多个支路监测单元;
所述主控单元,包括与所述人机交互单元连接的主板单片机,以及分别与所述主板单片机连接的主路数据采集模块、主板通信模块、存储模块和主板电源转换模块;
所述主路数据采集模块与霍尔传感器连接;所述主板通信模块和主板电源转换模块,分别与支路监测单元连接。
2.根据权利要求1所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,所述主控单元,还包括与副板电源转换模块连接的INA194A和分流器。
3.根据权利要求1所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,所述主控单元,还包括与主板单片机连接的告警输出模块。
4.根据权利要求3所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,所述告警输出模块,包括声光报警器或继电器输出节点报警器。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,所述支路监测单元,包括副板单片机,以及分别与所述副板单片机连接的副板通信模块、副板电源转换模块和支路数据采集模块;所述副板通信模块与主板通信模块连接,所述副板电源转换模块与主板电源转换模块连接。
6.根据权利要求5所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,所述主板单片机主要包括型号为STM8S208RBT6的芯片,所述副板单片机主要包括型号为STM8S208RBT6的芯片;
所述主板通信模块包括RS485通信接口或RS232通信接口,所述副板通信模块包括RS485通信接口或RS232通信接口。
7.根据权利要求1所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,所述人机交互单元,包括分别与所述主板单片机连接的操作键盘和显示屏。
8.根据权利要求1所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,所述人机交互单元,具体为320*240的液晶显示屏和操作键盘。
9.根据权利要求1所述的直流配电设备智能监控与能耗监测系统,其特征在于,每个支路监测单元能够监测24路。
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