CN211405579U - 一种一体化机柜智能备电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体化机柜智能备电系统，要解决的是现有机柜智能备电系统的能源消耗大的问题。本产品包括柜体，所述柜体内安装有配电模块、动环监控模块、处理单元、开关电源、逆变器电源和电池组，动环监控模块分别与配电模块、处理单元、空调、数据传感器、智能门锁、门禁、逆变器电源、开关电源和电池组电连接，处理单元分别与逆变器电源、电池组、直流空气总开关和开关电源电连接，动环监控模块可以实时监控柜体内设备的运行状态和周边环境状态等信息并上传到服务器，门禁监测柜体的是否打开，智能门锁为三点式防盗，具备RS485通信功能，可实现远程开锁。本产品能合理利用能源以及减少能源的消耗，对环境也能起到一定的保护效果。

Description

一种一体化机柜智能备电系统

技术领域

本实用新型涉及机柜领域，具体是一种一体化机柜智能备电系统。

背景技术

一体化机柜智能备电系统广泛应用于通信基站供电、ETC门架、高速公路收费机房、中小型企业、城市派出所网点、大型企业分支机构机房、移动电信联通营业厅、各大银行网点、中石油/中石化加油站、铁路通信机房等场所。

现有的一体化机柜智能备电系统虽然可以满足使用需求，但是能源消耗较大，这就增加了使用者的使用成本。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种一体化机柜智能备电系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

一种一体化机柜智能备电系统，包括柜体，所述柜体内安装有配电模块、动环监控模块、处理单元、开关电源、逆变器电源和电池组，动环监控模块分别与配电模块、处理单元、空调、数据传感器、智能门锁、门禁、逆变器电源、开关电源和电池组电连接，处理单元分别与逆变器电源、电池组、直流空气总开关和开关电源电连接，动环监控模块可以实时监控柜体内设备的运行状态和周边环境状态等信息并上传到服务器，门禁监测柜体的是否打开，智能门锁为三点式防盗，具备RS485通信功能，可实现远程开锁。

作为本实用新型实施例进一步的方案：电池组采用铅酸电池组和铁锂电池组中的任意一种，市场易购得，使用效果好。

作为本实用新型实施例进一步的方案：配电模块由19英寸4U高嵌入式插框、交流断路器空开、交流防雷器、智能电能表和3孔插座组成，技术成熟，配电效果好。

作为本实用新型实施例进一步的方案：开关电源采用嵌入式开关电源，给系统提供直流电以及对电池组进行充放电管理，具备RS485通信功能。

作为本实用新型实施例进一步的方案：逆变器电源采用UPS逆变器电源，给系统提供不间断交流电，同时也具备电池组管理功能，具备RS485通信功能。

作为本实用新型实施例进一步的方案：柜体内还安装有MPPT控制器，MPPT控制器与动环监控模块电连接，接受并控制太阳能晶板传输过来的电压电流，然后输出给电池组以及控制器，具备RS485通信功能。

作为本实用新型实施例进一步的方案：柜体内还安装有散热风机，用于给柜体内部散热，以控制柜体内的温度。

与现有技术相比，本实用新型实施例的有益效果是：

本产品设计合理，能合理利用能源以及减少能源的消耗，对环境也能起到一定的保护效果，技术先进性和成熟性好，开放性、可扩展性、易管理易维护性和安全可靠性好，本产品为标准化产品，适用性广，使用前景广阔。

附图说明

图1为一体化机柜智能备电系统的结构示意图。

图2为一体化机柜智能备电系统中动环监控模块的结构示意图。

图3为一体化机柜智能备电系统使用时的工作原理图。

其中：1-柜体，2-配电模块，3-动环监控模块，4-处理单元，5-开关电源，6-逆变器电源，7-电池组。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

一种一体化机柜智能备电系统，包括柜体1，所述柜体1内安装有配电模块2、动环监控模块3、处理单元4、开关电源5、逆变器电源6和电池组7，动环监控模块3分别与配电模块2、处理单元4、空调、数据传感器、智能门锁、门禁、逆变器电源6、开关电源5和电池组7电连接，处理单元4分别与逆变器电源6、电池组7、直流空气总开关和开关电源5电连接，动环监控模块3可以实时监控柜体1内设备的运行状态和周边环境状态等信息并上传到服务器，门禁监测柜体1的是否打开，智能门锁为三点式防盗，具备RS485通信功能，可实现远程开锁。

为了保证使用效果，电池组7采用铅酸电池组和铁锂电池组中的任意一种，市场易购得。

进一步的，配电模块2由19英寸4U高嵌入式插框、交流断路器空开、交流防雷器、智能电能表和3孔插座组成，技术成熟，配电效果好。配电模块2具备输入防雷保护，市电与油电双电源切换功能，智能电能表监测统计功能。智能电能表与动环监控模块3进行通讯，能实时获取当前电能使用情况，并将数据保存和上传到后台。太阳能发电系统与动环监控模块3通讯，会实时的将相关数据(如发电量、电压、电流等信息)获取保存并上传到后台。动环监控模块3具备Linux操作系统，大容量存储器，提供便捷的嵌入式WEB服务，用户可自行设定峰平谷时间段，无需依赖上位机软件即可完成供配电、直流供电系统、空调、漏水、烟雾、温湿度、门禁等进行集中监控管理及实现报警功能。

进一步的，开关电源5采用嵌入式开关电源，给系统提供直流电以及对电池组7进行充放电管理，具备RS485通信功能。

进一步的，逆变器电源6采用UPS逆变器电源，给系统提供不间断交流电，同时也具备电池组7管理功能，具备RS485通信功能。

工作原理如下：市电AC220V经交流空气总开关后连接防雷器，防止浪涌电流电压对后级设备的损坏，再经过智能电能表之后输出到交流空气分开关，油电AC220V经交流空气总开关(与市电输入总开关有互锁关系)输出到交流空气分开关；智能电能表能够获取当前电压值、电流值、PF值、有功功率值、总有功功率累计值以及频率；交流空气分开关后接入了开关电源5、逆变器电源6、智能交流变频冷暖空调；太阳能晶板经直流空气开关总开接防雷器，再输出到MPPT控制器，然后对电池组7充电，以及输出到控制器去；开关电源5将交流电转换成直流电输出到控制器，通过控制器的协调对电池组7进行充电，以及直接将电供向直流电用电设备；逆变器在有交流电存在的情况下交流供电优先，当交流电断开后会由电池组7或太阳能电提供电能，逆变器成纯正弦波的交流电以保证后级交流用电设备不间断供电；动环监控模块3能够监测柜体1内的环境数据，并且将数据上传到后台服务器，让用户能够了解到柜体1的状态。

本产品在使用中通过动环监控模块3，根据各地区电价峰平谷收费时间段来进行设置，联合处理单元4对市电与逆变电切换为交流用电设备供电。太阳能电、电池组电和嵌入式开关电源直流电也是由动环监控模块3与处理单元4控制切换的，为直流用电设备供电。

情况一：白天在电价收费峰值时间段由太阳能发电系统提供的直流电对直流用电设备进行优先供电，另与逆变系统结合逆变成交流电对交流用电设备进行供电，并在有电能富余的情况下再对储能备电的电池组7进行充电存储电能。如果太阳能电无法满足用电需求时启用储能备电的电池组7进行补充，再如果还是无法满足用电需求就启用市电进行补充。

情况二：白天在电价收费平值时间段由太阳能发电系统优先对储能备电的电池组7进行充电存储电能以及为直流用电设备供电，并在有电能富余的情况下结合逆变系统对交流用电设备进行供电，不足部分由市电进行补充。

情况三：夜间在电价收费峰值时间段由储能备电的电池组7优先进行供电，若无法满足再由市电补充，当进入电价收费平值时间段时切换至市电优先供电。在收费谷值时间段对储能备电的电池组7进行补电储能至百分之五十容量，剩余部分次日由太阳能发电系统进行充电。

情况四：机柜正常运行过程中市电出现故障，动环监控模块3会检测到并通知用户做紧急处理，机柜也会进入储能备电的电池组7工作状态，待用户收到通知后会派相关人员将油机发电接入机柜系统中预留的油机接口来紧急供电。

按单台机柜5KW来计算，一天24个小时中大概12个小时不需要使用市电来供电，一天就可以节约大概60度电，一年就是21900度电，而且节约下来的用电均为峰值电价，按1.08元/度来计算，每台每年将会节约大概￥23652.00元的成本。

实施例2

一种一体化机柜智能备电系统，包括柜体1，所述柜体1内安装有配电模块2、动环监控模块3、处理单元4、开关电源5、逆变器电源6和电池组7，动环监控模块3分别与配电模块2、处理单元4、空调、数据传感器、智能门锁、门禁、逆变器电源6、开关电源5和电池组7电连接，处理单元4分别与逆变器电源6、电池组7、直流空气总开关和开关电源5电连接，动环监控模块3可以实时监控柜体1内设备的运行状态和周边环境状态等信息并上传到服务器，门禁监测柜体1的是否打开，智能门锁为三点式防盗，具备RS485通信功能，可实现远程开锁。电池组7具备过充过放保护功能，当欠压保护后检测到充电接入，自动开通控制器给电池组7充电，过压保护后通过单体回落过压保护返回值自动开通或者手动触发开通控制器放电。

为了便于操作，柜体内还安装有MPPT控制器和太阳能发电系统，太阳能发电系统为电池组7充电，MPPT控制器与动环监控模块3电连接，接受并控制太阳能发电系统传输过来的电压电流，然后输出给电池组7以及控制器，具备RS485通信功能。此时太阳能发电系统配合电池充放电系统、交流转直流供电系统和动环监控模块3，根据用电功率使用情况以及环境状况以最优组合方式工作，将市电、太阳能电和储备电合理调配。太阳能发电系统优先对电池组7进行充电储能，其次在电价谷值时间段使用交流转直流供电系统对电池组7进行充电储能。电价峰值时间段优先使用太阳能发电系统对设备进行供电，其次使用储能备电系统对设备进行供电。夜间电价峰值时间段使用储能备电系统对设备供电，电价平值和谷值时间段使用交流转直流供电系统对设备进行供电。在收费谷值时间段对储能备电系统进行补电储能至百分之五十容量，剩余部分次日由太阳能发电系统进行充电。正常运行过程中市电出现故障，动环监控模块3会检测到并通知用户做紧急处理，柜体1也会进入储能备电系统工作状态，待用户收到通知后会派相关人员将油机发电接入机柜系统中预留的油机接口来紧急供电。

进一步的，柜体1内还安装有散热风机，用于给柜体1内部散热，以控制柜体1内的温度。

进一步的，数据传感器包括烟雾传感器、水浸传感器和温湿度传感器，温湿度传感器用于监测柜体1内温度和湿度，与动环监控模块3连接并将数据传给动环监控模块3，烟雾传感器用于监测柜体1内是否发生火灾并发出告警，与动环监控模块3连接并将数据传给动环监控模块3，水浸传感器用于监测柜体1内是否进水并发出告警，与动环监控模块3连接并将数据传给动环监控模块3。

进一步的，动环监控模块3采用双核方案设计，其中双核分别全志的A40i与意法半导体的STM32F103RCT6高性能芯片。而采用高性能的A40i核心板——主频1.2GHz，集成MAli400MP2 GPU，内存1GB/2GB DDR3L，存储8GB eMMC作为主控核心器件来运行Linux操作系统程序，Linux操作系统程序完成4路以太网接口通信、摄像头驱动及图像处理、LCD屏驱动、USB接口驱动、NB通信、存储扩展、获取STM32F103RCT6采集到数据等。STM32F103RCT6芯片则主要用来获取温湿度传感器、8路DI接口、4路AI接口、8路RS485/RS232设备的数据并做一定的处理后发给A40i核心控制板，A40i核心控制板把数据处理后进行上报等操作。此时动环监控模块3具有以下性能：同时支持机架式和壁挂式安装；无风扇，超静音，双侧风道散热口；具有防尘、防静电、抗干扰性能；软硬件高度一体化，实现跨区域集中监控管理；来电自启动，内置硬件看门狗，具有故障自动恢复功能；拥有12路独立的RS485接口；拥有8路DI接口(门禁、烟感、水浸、5路备用)；拥有4路DO接口，其中两路DO可带10A的负载；1路温湿度传感器；2路交流(交流、油机)电压检测；4路以太网接口；多级用户权限管理、日志管理功能、网络检测功能；支持三大协议：B接口、IEC 61850、光芒104，无缝对接铁塔、铁路、电信、电力平台；完善报警机制，短信交互、布防、撤防、报警确认、继电器控制；支持远程在线升级功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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。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 (6)

1.一种一体化机柜智能备电系统，包括柜体(1)，其特征在于，所述柜体(1)内安装有配电模块(2)、动环监控模块(3)、处理单元(4)、开关电源(5)、逆变器电源(6)和电池组(7)，动环监控模块(3)分别与配电模块(2)、处理单元(4)、空调、数据传感器、智能门锁、门禁、逆变器电源(6)、开关电源(5)和电池组(7)电连接，处理单元(4)分别与逆变器电源(6)、电池组(7)、直流空气总开关和开关电源(5)电连接。

2.根据权利要求1所述的一体化机柜智能备电系统，其特征在于，所述电池组(7)采用铅酸电池组和铁锂电池组中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一体化机柜智能备电系统，其特征在于，所述配电模块(2)由嵌入式插框、交流断路器空开、交流防雷器、智能电能表和3孔插座组成。

4.根据权利要求1所述的一体化机柜智能备电系统，其特征在于，所述柜体(1)内还安装有MPPT控制器，MPPT控制器与动环监控模块(3)电连接。

5.根据权利要求1或4所述的一体化机柜智能备电系统，其特征在于，所述柜体(1)内还安装有散热风机。

6.根据权利要求1所述的一体化机柜智能备电系统，其特征在于，所述开关电源(5)采用嵌入式开关电源。

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